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DE1764155A1 - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und durch dieses Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und durch dieses Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement

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Publication number
DE1764155A1
DE1764155A1 DE19681764155 DE1764155A DE1764155A1 DE 1764155 A1 DE1764155 A1 DE 1764155A1 DE 19681764155 DE19681764155 DE 19681764155 DE 1764155 A DE1764155 A DE 1764155A DE 1764155 A1 DE1764155 A1 DE 1764155A1
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DE
Germany
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layer
silicon
over
attached
entire thickness
Prior art date
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Application number
DE19681764155
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English (en)
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DE1764155C3 (de
DE1764155B2 (de
Inventor
Else Kooi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE1764155A1 publication Critical patent/DE1764155A1/de
Publication of DE1764155B2 publication Critical patent/DE1764155B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1764155C3 publication Critical patent/DE1764155C3/de
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Description

dJo/tiJi:.
"Anmelder: H,V,PHiLi^' GLOEILAMPENFABRIEKEiI
Atfer-'PHÜT 2446 Anmeldung vom.» 10. April 1968
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und durch dieses Vorfahren hergestellten Halbleiterbauelement,
Die"Erfindung betrifft ein Verfuhren aur Herstellung eines Halbloitorbauolenonta nit einem Silioiumhalbleitcrkörper mit uindeutono einem Halblot t era ohal tüngpolonent, wobei ein praktisch flaches, schichten artijoa Iluüter von 'liliciumorcyd itbor wenigutens oinon Teil Deiner Dicke in elon .'liliciurnkörper durch eine Oxydationsbehnnilung an einer Obeiflache uie-rea ijiliciur.il-örperü voraenkt wird-, welche Oberfläche örtlich vor der •'ocydation tnaokiort wird·
Zur fjxydationaraaakiorung kann z.33. eine lilioiuninitridoohiolit v-oruond et■; word on.
Dio lirfindunfj b.oawookt unter anderem, eine üehr Anucndunj dlo;;er) Vorfalirenn ku ochaffen.
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rim. 2446.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daac diosea Vorfahren besonders vortoilhaft bei dor Ilorsteilung von Halbleiterschaltungselement cn in dünnen Ilalbloitorochichtcn verwendet i/erden kann, wobei pn-tTbergängo vorgesehen werden, die sich praktisch quer durch die I[alblcitor3chicht und über deren ganze Dicke erutrockcn. Die Ilalbloitorschioht wird dabei auf einem isolierenden Träger angebracht.
Solche Ilalbleiterachaltungaelenicnte mit (j.uor durch die Halblcitorochicht verlaufenden pn-TTb er ganzen haben untor anderer, den Vorteil, daaa die pn-Uborganjaflächen sehr klein ooin können, wodurch die Kapazität solcher Übergänge aehr u-oring iat, und diooo Schaltungselemente für sehr hohe Froquensen goeignet aein können.
Ausserdem laonen eich eine Anzahl von r.chaltun -Lielementon gut gegeneinander dadurch isolieren, daEo dio Halbleiternchicht in eine Anzahl voneinander getrennter Teile geteilt wird, welche Teile je ein Ochaltungaelement enthalten kann. Indem leitende Verbindungen zwioohen den Schalfcungoelementon und über den isolierenden Träger angebracht werden, kann ein integrierte Oohaltung erhalten worden. Paraaitäre Tranaiatorwirkunjon infolge der aur Iaolierung angebrachten pn-tTborga'nge werden dabei vermieden.
Ein llaohteil i3t jedoch der, daaa infolge der Teilung der Halbleitorechicht z.D. durch Ätzen das Bauelement keine flache Oberfläche mehr hat, wodurch die Anwondung von Planarvorfahron, inoboaondere die Anbringung leitrnii^jBalanon erachwort wird.
Der Erfindung liogt dio Aufgabe zugrunde, dieaon liachteil wenigutons gr öse ton toi la zu behoben und die TOiIUn1; durch Atzon mit dor anhaftondon Qofahr einen An^riffea doa iaolioronden Trägora au vermeiden.
BAD ORIGINAL
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faiaagt^.
PHIT. 244·'
Die 2rfindung bezweckt weiterhin, in einfacher lieise die Anbringung von Kontakten für die Schaltungselemente auf "beiden Seiten der HaIl)Ioitcrrjchicht cn- ornügliohon, wobei leitende Spuren gegenseitig isoliert sich kreuzen ]· "nnon,
ITach der lirfindunj ist ein Verfahron eingangs erwähnter Art da'lurch jokennzeichnet, dass in der-■Siliciumschicht,. in die und über deren ganso. Dicko das achichtcnartige oiliciumoxyurriia.tGr versenkt wird, ivuir. lir.iielen mnJcGtcnc eineo Schalunjaeleuentcs Übergänge vorgesehen liui-dcn, die eich praktisch quer durch: diene ocliiclit i'iid über deren ganze Jickο eratrecken, dass der Siliciumkörper auf diese Schicht beschränkt wir.Vund dass diese Schicht gemeinsam mit dem üuster auf einem isolierenden Tr£jer angebracht wird. Die übergänge können a.3. pn-, H -'S oder + '—■«'.·■■.
ρ -p - b.urgange sein.
Durch dieses Verfahren ergibt sich ein schichtenartiger i:örper, der Örtlich über die ganze Dicke aus Siliciumoxid und örtlich über seine ganze Dicke aus Silicium beGteht, wobei in dein Silicium quer durch die Schicht verlaufende pn-Übergänge angebracht aind und der schieb tonartige Körper auf einen isolierenden Träger angebracht ist.
Der schichtenartige Körper, bei dem auf den Siliciumteilen eine schützende Isolierschicht, die auch als llaske beim Anbringen von pn-ifbergangen dienen kann, angebracht sein kann, kann praktisch flach sein, so dass Planarverfahren normalerweise durchführbar Bind.
Die angebrachten nalbleitorschaltelemente können z.B.
Dioden, K.I.Π,-Transistoren-.(netal insulating-layer semiconductor transistors! I'etall-lGolierQchicht-HalMeitertransistoren) und bipolare npn- oder pnp-Transistoron sein.
Eg ist möglich, eine Siliciumschicht daduroh zu erhalten,
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BAD ORIGINAL
PM. 2446.
dass Silicium auf cinoni Träger z.B. einem Körper aus Aluminiumoxid nieder· • geschlagen wird, worauf ein Huoter über die ganze Dicke dieser Sohioht in diese Sohicht versenkt wird. Der Siliciumkerpor wird dabei also bereits bei dor Here teilung auf die Ciliciumschicht beschränkt. Es ist auf diese Heise jedoch achwer, eine oinlcristallino oiliciunsehicht zu ersielen, während die Schicht nur auf einer Scito mit JContakten versehen v/orden kann. Man geht daher vorzugsweise von einem lünkrictall-Silioiumkörper aus, der zunächst auf die Siliciumschicht beschränkt wird, in die und über dio ganze Dicke derselben das I'uster gesenkt wird, indem der Siliciunkcrper auf einem träger angebracht und auf der Seite gegenüber der Trägerccite Katerialentfernung3behandlungen unterworfen wird, worauf die Siliciumnchicht sum Erzielen des Ilu3toro der Oxjilationsbchandlung ausgesetzt und die Qzydationsbehandlung fortgesetzt wird, bis das Muster sioh über die ganse Diclce der Siliciumschicht eratrookt. Auf diese Ueise ergibt sich dio Einkrintall-Siliciumschicht mit einem versenkten Küster, wobei die Schicht mit'dom Küster bereits mit einem Itager versehen ist. Bevor der Träger angebracht wird, kann auf dem Siliciumkörper eine isolierende oder schützende Schicht z.B. eine oiliCiUmOXj1Uschicht angebracht werden. Der Träger kann z.B. aus Polylcristallsilicium bestehen das in üblicher Uei30 auf der Siliciumoxydschicht angebracht werden kann.
Die Übergänge für die Schaltungselemente können nach dem Anbringen des Musters angebracht worden. Die umgokohrto Reihenfolge, bei der das IluQter nach dem Anbringen der Übergänge angebracht wird, ist weniger erwünscht, da die Anbringung des liuotcrs die bereits erhaltenen übergänge beeinflussen kann.
Eine weitere bevoraizgte Ausführungsform des Verfahrens nach dor Erfindung iqt dadurch gokennaeiahnet, dass von einen länlcristall
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Siliciumkörper ausgegangen wird, in eine Oberflächenschicht desselben das Muater versenkt wird, worauf der Siliciumkörper auf der Seite gegenüber der Musterseite Materialentfernungabehandlungen unterworfen wird, bia der Oiliciurakörper auf die Oberflächenschicht beachränkt ist, über deren ganze Dicke das Ilueter versenkt ist. Die Materialentfernungabehandlungon können z.B. Ätz- und/oder Sohleifbehandlungen sein« Auf diese Üeiae ergibt sich eine BinkriataH-Silioiunaohicht, über deren ganze Dicke daa Kais tor vorsenkt ist«
Die Siliciunschicht, über deren ganze Dicke das Muster versenkt 131, kann dünn z.B. 6 μπι oder weniger und sogar oft 2 μιη odor v:eniger sein. Eo ist daher meist orwünaoht, die Oberflachenachicht mit dem darin versenkten Muster rait einem 1ErSgOr zu versehen Tievor der Siliciumkörper den liatorialontfernungabehandlungen untonrorfen wir!« Der Träger kann z.B. aus ablagerbarem Polykristallailioium odor aus anderen, glaaartigen oder-keramischen Materialien bestehen, die z.B. auch durch Schmelzen angebracht werden können.
Vörteilhafterweioe lassen aioh die fur die herzustellenden Schaltungselemente anzubringenden Übergänge·, ie al oh praktisch q.uer durch die Silioiumachicht und über deren ganze Dicke erstrecken, vor dem Anbringon des trägers anbringon. Der Träger braucht dann nicht den höhen Diffuaionstomporaturen c.uogc.iotst zu werden, was technische Vorteile habojtkann, während vor dom Anbringen des Trägers Kontakte angebracht worden können, die auch nicht den Diffusionstempera türen auageaetzt au werdon brauchen.
Infolge der quer durch die Siliciumschicht und über cleron ganze Dicke vorlaufenden Übergänge der Schaltungselemente eratrocken sich die Zonen dor Schaltungselemente über die ganze Dicke der
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schicht. Diese Zonen lassen sich aorait naoh Wunsch auf der einen oder auf dor anderen Seite der Siliciumschicht mit Kontakton versehen» Dies ist besondere wichtig bei integrierten Schaltungen, bei denen nit Zonen der Schaltungselemonte verbundene, leitende Spuren auf beiden Seiten der Siliciumsohicht mit dem darin versenkton Iluater angebracht werden können. Kreuzungen leitender Spuren aind dabei einfach möglichj an einem Kreuaungspunkt können die leitenden Spuren durch das Iluater gogeneinander iaoliert sein« Eine wichtige, bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens nach dor Erfindung ist daduroh gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen des Trägers über die Silioiumschicht mit dem veraenkten Muster leitende Verbindungen vorgesehen werden, die mit in der Silioiumschicht vorgesehenen Zonen verbunden worden«
!lach der Hatorialentfernungsbehandlung können auf der frei gemachten Oberfläche der Siliciumschicht und des Kuaters auch leitende Verbindungen angebracht worden, die mit in dor Siliciumschicht vorgesehenen Zonen vorbunden sind. Auf beiden Seiten der Siliciunschicht mit dem versenkten Muster sind dann leitende Vorbindungen vorhanden.
Es sei bemerkt, dass vor dem Anbringen eines Trägers und/ oder leitender Verbindungen auf einer Seite der Siliciumschicht mit dem veraenkten !faster eine Isolierschicht z.B. eine Oxydschicht auf der Si-Iiciuni3chicht angebracht werden kann, die mit Öffnungen versehen sein kann, durch welche leitende Vorbindungen einen Kontakt mit Zonen von Schaltungselementen herstellen können. Die leitonden Verbindungen können a.B, aus Aluminium bestehen.
In dor SiIiciurauchicht, in die das Küster versenkt ist, kann ein Feldeffokt-Trancsistor mit isolierter Torelektrode angebraoht uordon, wobei auf boidon Soiton der Siliciumschicht oine isoliert·
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Torelektrode des Feldeffekt-Transistor angebracht wird. Es entsteht dann in einfacher Weise oin Feldeffekt-Transistor mit zwei Torelektroden, der sich unter anderem zum Kischon elektrischer Signale eignet«
Dio lirfindung betrifft ferner ein Halbleiterbauelement mit einer oiliciumschicht mit mindestens einem Schaltungselement und mit Übergängen, die sich prakti soll quer durch die Schicht und über deren ganse Dicke erstrecken und mit einem ochichtenartigen Iluster auB Silicium oxyd, das über die ganze Dicke der Siliciumsohicht in diese versenkt ist, x.'elchoG Halbleiterbauelement durch, ein Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist·
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsformon und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigern
Fig. 1 ßchomatisoh eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2 eines Halbleiterbauelement das durch das Verfahren nach der Erfindung liergostollt ist
Fig. 2 GchematiQch einen Schnitt dieses Halbleiterbauelement längs der Linie II-II in Fig. 1,
die Fig. 3 und 4 schematisoh im Schnitt das Halbleiterbauelement in awei Stufen seiner Herstellung
Fig. 5 schematisoh im Schnitt eine in bezug auf Fig. 2 etwas abgeänderte Ausführungsform,
Fig. 6 Dchomatisch im Schnitt einen Halbleiterkörper mit
• ■ . ■ .
einem Träger,
Fig. 7 schematiooh eine i-j|3icht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 8 oines Tolles einer weiteren Ausführungs form eines Halbleiterbauelement nach der Erfindung, von der
Fig. 8 schematißch einen Schnitt längs der Linie VIII-
in Fi2. 7 ist, 109820/0709
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Fie» 9 schematisch eine Ansicht einer letston Ausführung3-forn; eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung, von der
Fig. 10 schematiech einen Schnitt längs der Linie X-X in Pig. 9 ißt. .
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsforn eines Halbleiterbauelements daa durch ein Verfahren nach der Erfindung hergestellt iat. Daa Halbleiterbauelement enthält eine Siliciumschicht 1 nit Ewei Schal tungselementen d.h. dem Transistor mit der Hai tter zone 2, der Basiszone 3 und der Kollcktorsone 4 und dom Translator mit der Emitlorsuno 5, der Basiszone 6 und der Kolloktorzone 7« Die Schaltungselemente enthalten Übergänge C, die sich praktisch quer durch die Schicht 1 und über deren ganae ^icke erstrecken. Ferner iat ein oohichtenartiges Küster 9 aus SiliciUDoxyd vorhanden, das über die ganze Dicke der Schicht 1 in diese Schicht 1 versenkt ist. In diesem Beispiel mit zwei Transistoren ist die "cllektoraone 4 eines Transistors durch eine leitende Verbindung 23 nit der Emitterzone 5 üQB anderen Transistors verbunden, während die übrigen Zonen der Transistoren mit leitenden Verbindungen 21, 22, 24 und 25 versehen-Bind, mit denen Anschlussleitungen verbunden werden können.
Das Halbleiterbauelement nach den Fi1;. 1 und 2 wird durch ein Vorfahren hergestellt, bei dem ein Giliciumkörper 10 (Fij. 3) nit einora in diocon Körper voraonkton, praktisch schichtenartijen Muster 9 aus Siliciumoxyd verschon wird,.. indom die Oberfläche 11 dos ::"rper3 10 einer üxydationsbehandlung unterworfen wird, wobei die Oberfläche 11 örtlich vor der Cxydr.tion maskiert wird.
!lach der Rrfindung werden in der oilioiumschicht 1, in die und über deren ganae Dicke das Iluater 9 v'eraenl.t. ist, sum Brivielon der Sohaltimgseleuente Übergange G (Fig. 4) angebracht,, die sich praktiaoh
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quer durch die Schicht 1 und über deren ganze Dicke erstrecken, während dor SiliciumkÖrper 10 auf die Schicht 1 beschränkt und die Schicht 1 gemeinsam mit dem Hunter 9 auf einen isolierenden Träger 12 (Fig. 2) angebracht wird. In Fig. 2 sind entfornte Teile durch gestrichelte Linien angedeutet.
; Durch niederschlag von Silicium auf einem Trager a.B. aus
.■■ Aluminiumoxyd kann direkt eine Silioiumschiaht erhalten werden, in die I und über deren ganse Dicke ein Küster versenkt werden kann. 4 In dem zu erörternden Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
, nach der Erfindung wird jedoch von einem Einkristall-'SilioiumkOrper 10 ) ausgegangen, in eine Oberflächenschicht 1 desselben das Muster 9 ver-' senkt wird, worauf der Silieiumfcörper 10 auf der Seite 13 gegenüber der ; Seite 11 des Küsters 9 Ilaterialentfernungsbehandlungen unterworfen Wird, .*■■■- bis der SiliciumltÖrpor 10 auf die Schicht 1 beschränkt ist, über deren I ganze Dicke das Iiustor 9 versenkt ist«
i ■'-■"■ Der Ausganseoilioiuinltorper 10 besteht z.B. aus einer n-Typ
Ϊ Silieiumuntorlage 14 (Fig. 3") mit einor Dicke von etwa 200 μπι und einem i apeaifischen, !iideratand von etwa 0,01 Ohm,om, mat der eine η-Typ epitoxi«
ι ale Siliciumsohioht 15 mit einor Dicke von etwa 10 |im und einem spezifischen Widerstand von etwa 1 Ohß«cm anjebraoht wird.
Die weiteren Abmessungen des Körpers 10 sind unwesentlich. Iian kann in üblicher Ueise eine groace Anaahl von Halbleiterbauelementen _ gleichzeitig in dem Körper 10 anbringen un.l nachher durch Teilung, des Körpers 10 gesonderte Halbleiterbauelemente erhalten. Einfachhcitshalber wird in dom vorliegenden Ausführungsfreispiel die Herstellung von nur einem Halblei terbaue lern ent beschrieben·
Auf der epitaktischen Sohicht 15 wird eine Sohioht aus
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Siliciumnitrid 16 angebracht, die eine Dicke von etwa 0,3 μη hat. Diese Schicht kann in üblicher Weise durch Überführung cinoa Gas^emiaches aus 3ilan und Ammonia erhalton worden.
Auf der Schicht 16 wird-eine ^iliciumo^ydachicht 1? mit einer Dicke von etwa 0j3 μη dadurch angebracht, daaa in üblicher ¥eiae Siliciumoxyd aus dor Gasphase niedergeschlagen wird.
Darauf worden die Teile IJ der Oxidschicht 17 durch die übliche Photonaskicrunjstoohnik und ein Ätanlttel entfernt.
Die dabei frei werdenden Teile 19 der ITitridschicht 16 werden durch Ätzen mit Phosphorsäure (praktisch 100^') etwa 15 I-Iinuten lang bei einer--Tonporatür von otua 230° C entfernt.
Di1O aurückbleibenden Teile der ITitridachicht 16 dienen als Hacke bei der näolistfoInenden Oxidationsbehandlung 3ura Heratellen dea Iii3tor3 9.
Die OborflaOhenteilo der opitaktischen Sohioht 15 die
durch daa Entfernen dor Teile 18 und 19 der Schichten 17 und 16 frei geucrden sind, werden einer Oxydatlonsbehandlunj unterworfen.
Zu diesen Zweck wird Dampf mit einom Druck von etwa 1 Atmosphäre und einer Temperatur von otua 10^0 C während etwa 16 Stundin uborjeloitet. Eb ontateht dann eine Oxyrlachicht mit einer Diöke von etwa 2 μπ, die über efcra 1 μΐη in die opitakiiacho Schicht 15 veraonkt iat. Durch Jit^im^· in PluorwaaceratoffaSuro (^O Ciovdchtaprozont) wird J.io über etwa 1 μηι über die epitahtiauhc Scliiolit 15 herausrufende Oxjxl-L! ohi cht entfernt.
Die OX^dationabehandlun,:; wird darauf wiederholt, uouuroh ein ITuütor 9 mit einer Dicke von etwa 2 |im aus Hiliciunoxyd erhalten wird, tlao pral'tLuoh iibor ooino ^cnue Dic!:c in dio opitaktiaohe Schicht 15 vurnonkt iot. -AA ltU,
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Vor den Anbringen dos Siliciumkörpera 10 auf einem Träger werden die für die herzustellenden Schaltungselemente anzubringenden Übergänge Ö (Fig* 4) praktisch quer durch die Oberflächenschicht 1 und über deren ganze Dicke angebracht, - '
Die pn-tTbergänge G können durch Difüiaion einer die p-Typ Leitfähigkeit indusierendon Verunreinigung erhalton werden« Die verbleibenden Teile der Oiliciumnitridschicht 16 können für eine Diffusionsmaske benutzt werden. ■
In der vorliegenden Ausführungoform worden jedoch zunächst die verbleibenden Teile der ITi trid schicht 16 durch ^hosphorsäure entfernt worauf eine Oiliciumoxy&schicht 20 (Fig. 4) mit einer Dicke von etwa 0,3 μη angebracht wird, z.B, indon in üblicher 'ieise Siliciumoxyd aus der Gasphase niedergeschlagen wird.
Darauf werden die p-Typ Uni tt or aonen 2 und 5 und die p-Typ Ilollektorzonen 4 und 7 (siehe auch Pig, 1) angebracht, z.B. indem in üblicher Weise durch Öffnungen in der Oxydßchicht 20 Bor eindiffundiert wird, welche Offnungen in üblicher Weise durch eine PhotomaBkierungstechnik und ein Ätsnittel vorgO3ehen worden können. Die Zonen 2, 4» 5 und 7 haben z.B. eine Dicke von etwa 3 μπι.
Der Halbleiterkörper 10 kann auf einem Träger befestigt werden, worauf der Körper 10 auf der Seite 13 Katerialontfernungßbehandliingen untcmrorfon werden kann, bier er auf die OberfläoheaBOhibht" 1 mit dom darin versenkten liustcr 9 boschränlct ist. !lit den dabei frei gewordenen Oberflächen der Zonen 2, 3j 4» 5» 6 und 7 lassen sich dann elektrische Anschlüsse herstellen.
In der vorliegenden Ausführung3form werden jedooh auf der niliciumschicht 1 mit dom darin vorsenkten Ihistor 9 leitende Verbindunger
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21, 22, 23, 24 und 25 angebracht, die durch dio öffnungen 26, 27, 23 bzw. ,29, 30 und 31 in der 0xyd3 0hicht 20 (siehe Pie« 1) mit den in der Dohicht 1 vorgesehenen Zonen 2, 3, 4 und 5» 6» 7 einen Kontakt heratellon bevor der Körper 10 auf einem Träger angebracht wird. Die leitonden Verbindungen bestehen z.B. aus Aluminium und lassen sich in üblicher Weiße anbringen .
Es sei bemerkt, dass in der Ansicht nach Pig. 1 die öffnungen 2;' bis 31 nicht siohtbar sind, da die Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2 gezeichnet ist. Deutlichkeitshalber sind die Hffnungen dennoch in Fig. 1 dargestellt, aber sie sollen in dieser Figur nicht auf sondern unter dor SiIioiumschicht 1 gedacht werden. Es sei weiter bemerkt, dass in Fig. 3 Schraffierungen deutlichkeitshalber weggelassen sind.
Darauf wird die Oberflächenschicht 1 nit den versenkten Muster 9 mit oinem Träger 12 vorsehen, worauf der Siliciumkörpor I'aterialentfernungsbohandlungon unterworfen wird (siehe Fig. 2),
Der Träger 12 kann a.B. aus einen Glas oder aus Aluniniumo::yd bostoh«n. In den vorliegenden Beispiel besteht der Träger 12 jedooh aus einem Siliciumkörpor 33 nit einer Siliciuraoxydschicht 34. Der Siliciumkörper hat eine Dicke von einigen Hundert Ilikron und die Oxyd-Sohicht eine Dicke von etwa 1 μπι.
Der Träger 12 und der Silioiunkörper 10 mit der Oxydschicht 20 und den leitenden Verbindungen 21 bis 25 uordon untor Zwischonfügung oinor Sohicht pulverigen Polyvlnylaoetats gegeneinander gedrückt, wobei das Ganze auf eine Temperatur von etwa 25O erhitst wird, so dass das Pulvor ochmilzt. llaoh Ablrühlung idt der Träger 12 an dom ICürpor 10 durch üino Schicht 32 aus Polyvinylacetat mit oinor Dicke von etwa 20 um befestigt. „ n A _ A
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; Darauf wird die Unterlage 14 durch anodische Ätzung in
Fluorwasserstoffsäure (5 Gewichtsprozent) entfernt, wobeidie Oberfla'ohe
2 der Siliciumuntorlage 14 von einem Strom von etwa 0,5 A pro cm durch'·
laufen wird. ~ . ·
: Darauf wird durch ohemisohe Ätzung in einem Gemisch aua
Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure in einem Verhältnis von 1 Volumenprozent (50 Gewichtsprozent) HF zu 5 Volumenprozent (60 Qewichta-' prozent) 1210, die opitaktische Sohicht I5 über einen Teil ihrer Dicke ( bis zu dom liuoter ^ ent for nt, so dasa nur die OberflaOhenschicht ί au-
rüokbleibt«
( · ■ Um die runden Kontaktatellen der leitenden Verbindungen
21 bio 25 aufaude.cken, wird ein Hand 40 das iiuetere 9 durch übliches ; Ätzen mittela einer Photomaekieruhgeteohnik entfernt. In" Pi{|» 2 flind . die entfernten Teile mit gestrichelten Linien angedeutet.
Die frei zugängliche Unterseite' der Sohicht 1 mit dem ter $ kann noch mit einer Schutzschicht bedeokt werden. Diese Schicht kann aus Siiioiumoxyd bestehen und z.B, duröh Nieder a chi ag ran Sllioiueoxyd aus der GasphöBe angebrasht werden«
Fig. 5 zeigt einen Schnitt ähnlich wie Hg« 2 und in Fig> 5 ist diene Oxydsohicht mit 41 bezeichnet·
Oowiinaohtenfalle kann man alle oder einige der leitenden Verbindungen auf der Untarseito der Sohicht 1 mit dem Muoter 9 anbringon·
Bei der Auoführungöform nach Fig. 5 ist die leitende Verbindung 23 nicht auf der Oberseite «ondern auf der Untoraeito dor Sill·» alum·chibht 1 mit dem versenkten !betör 9 »ngebraoht. Auf beiden Seiten dar Siliciumnchiaht 1 mit dom reroenkten Nttiiter 9 Bind somit leitende
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Vorbindungen vorhanden«
Bei verwickelten, integrierten Gohaltungen mit einer grosaen Anzahl von Sohaltungeoiementen sind oft Kreuzungen von leitenden Vorbindungen erwünooht, Fig. 5 zeigt wie in einfacher Heise eine solche Kreuzung in einer Vorrichtung nach der Erfindung erhalten werden ttann. Die leitende Verbindung 42, die sioh praktisch senkrecht zur Zeiohnungsebene erotrookt, krouät die leitende Verbindung 23. An der Kreuzungsatelle sind dio Verbindungen 42 und 23, die auf einander gegenüber liegonden Seiten der Schicht t mit de» Ifuater 9 angebraoht sind, durch einen Teil des flusters 9 gegeneinander isoliert.
Die leitende Verbindung 42 kann z.B. auoh über die Zone 7 und/oder 6 verlaufen» was duroh eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Auoh in diesen Falle sind die leitenden Verbindungen 42 und 23 gegeneinander isoliert, aber die leitende Vorbindung 42 bildet ein Kapazität mit dor Zone 7 und/oder 6, was unerwünscht sein kann,
Ee sei bomerkt, daaa· an den Kontaktstellen einer leitenden Verbindung mit einer Halbleiteraone in dieser Halbleiterxone eine höher dotierte Kontaktzone angebraoht werden kann, tun den Kontakt eu verbessern. Bs können a.B. in den η-Ί^ηρ Baaisaonen 4 und 7 an der Stella dar Öffnungen 27 und 30 In der Oxyd·chioht 20 (eiehe Pig. 1} hochdotierte, n-Typ Kontaktionen angebraoht werden, die eioh über die ganae Dioka der Ilalbleiteraohloht erstrecken können. Dieae hochdotierten Zonen können z.B. dadurch erhalten werden, daaa in üblicher 't/eiaa Pooapfeor in die Zonen 4 Ulkt 7 diffundiert wird· Die durch die Biffuaion arhaltenan Zonen 2, 4, 5 und 7 Bind im allgemeinen hinreichend hoch dotiart, üb einen ßutan Kontakt Kit einer leitenden Verbindung herausteilen.
In der Ansieht nooh Hg, 1 liabon die Diltteraonan 2
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Abmessungen von ζ.B, 30 χ 60 μπι , die Baaiszonon 3 und 6 Abmessungen von 35 x 00 μπι und die Kollektorzonen 4 und 7 (d.h. die beiden Teile
2 der Diliciumschicht 1) Abmessungen von GO χ 100 μπι . Die öffnungen 2ß
2
und 29 könnon Abmessungen von 25 x 55 tcxn , die öffnungen 27 und 30 Ab-
2 "
nessungon von 10 χ 30 μπι und die öffnungen 20 und 31 Abmessungen von CO χ 15 μπι'" haben. Die annähernd kreisförmigen Teile der Leitungen 21 bis 25 können einon Durchmesser von etwa 50 ixm haben. Der Abstand suischcn den Kollektorzonon 4 "und 7 kann etwa 20 μπι betragen.
Es igt nicht notwendig, vor dem Anbringen eines Trägers in der Siliciumschicht 10 (Pig. 3 und 4) das Iluster 9 und die diffundierten Zonen 2, 4, 5 und 7 anzubringen. In einem weiteren wichtigen Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird von einem Kinkristall-Siliciunkörper 10 (Pig* 6) ausgegangen, der ähnlich wie bei dem vorhergehenden Auaführungsboispiel aus einer η-Typ Unterlage 14 bestehen kann, auf der eine η-Typ epitaktische Schicht 15 angebracht iet. Auf diesem Körper 10 wird ein Träger $0 angebracht» Zu diesem Zweck wird a.D. auf der epitaktisohen Schicht 15 zunächst eine Siliciumo:cyd3chicht 5I ^i"t einer Dioke von otwa 1 μπι und dann auf dieser Oxyd-Bohicht 51 Θίη Körper 50 aus iOlykristallsilicium mit einer Dicke von E3.B. 200 μπι angebracht. Die Sohicht 51 und der Körper 50 k'onnon beide in ÜJÜbhor Ifeise 2. B, durch niederschlag von Silioiumoxyd bzw. Siliciun aus der Gasphase angebracht werden. Darauf wird die Seite 13 des Körpers 10 IlaterialentfornungEbohandlungen untorworfen, bis der Körper 10 bio su der goGtrichelten Liniο entfernt ißt und nur die Oberflächen-Gohicht 52 zurückbleibt. In diese Sohicht 52 mit einer Dicke von a.B, 2 μη und über doren ganse Dicke können dann oin üuster versenkt und diffundierte Zonen angobraoht werden. Das Iluator und die diffundiertar
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Zonen können auf ähnliche Weise angebracht werden, wie an Hand des vorhergehenden Ausführungsbeispiels erörtert ist. Darauf können leitende Verbindungen auf der Unterseite der Schicht angebracht werden.
In dem vorliegenden Beispiel wird somit von einem ELnkrietall-Siliciumkörper 10 ausgegangen, der zunächst bis r/u der Siliciumschioht 52 boschränkt wird, in die und über deren ganze Dicke das I5ustor vorsenkt wird, indom der Siliciumkörpor 10 auf einem Träger 50 angebracht und auf der Seite 13 gogenubor der !Rrägeroeite (50) Ilaterialentfernungsbehandlungen unterworfen wird, worauf die Siliciunsohicht 52 einer Oxidationsbehandlung zum Erzielen des Musters ausgesetzt wird, wobei die Oxydationsbehandlung fortgesetzt wird, bis dae Iiuoter sich über die ganze Dicke der Siliciumsohicht erstreckt.
Leitende Verbindungen können gewünsohtenfalls auf der.
Oxydschicht 5I angebracht werden und einen Kontakt mit der epitaktisohen Schicht 15 durch Offnungen in der Oxydschicht 5I herstellen, bevor der Träger 50 angebracht wird. Diese leitenden Verbindungen sollen jodooh ohne weiteres den zur Diffusion einer Verunreinigung notwendigen Temperaturen Widerstandsfähig sein. Die Verbindungen können daher nicht aus Aluminium bestehenj sie sollen aus einem hochsohnelzenden Iletall z.B. Wolfram hergestellt worden. ,
Das Halbleiterbauelement nach don Fig. 1 und 2 enthält zwei Transistoren. Es wird einleuchten» dass Bauelemente mit einer grösseren Anzahl von Transistoren und/oder anderen Schaltungselementen wie Widerständen, Dioden, Kapazitäten und Feldeffekt-Transistoren duroh ein Verfahren naqh der Rrfindung hergestellt worden können,.
Zum Herstellen oiner Diode braucht in einem Teil dor SiIiciumschicht, in die ein lauster voreenkt ist, nur ein quer durch die
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Sohioht verlaufender pn-übergang angebracht zu werden. Eine Kapazität kann z.B. dadurch erhalten werden, dass ein Teil des Musters auf !midon Seiten mit einer Metallschicht versehen wird. Ein Widerstand kann aus einem von dem Küster begrenzten, streifenartigen Teil der GiIiciumsohicht, der nahe seinen Ehden mit elektrischen Anschlüssen versehen ist, oder er kann z.B. aus einer auf dem Muster angebrachten Iletallsohioht bestehen. .
Ein pnp-Feldeffdct-Transistor mit isolierter Torelektrode kann dadurch erhalten werden, dass in einem Teil 60 (siehe die Fig. 7 und 8) einer η-Typ SilioiumBohioht mit einem versenkten Kustor 6 t durch Diffusion einer Verunreinigung zwei p~Typ Zonen 62 und 63 angebracht werden, wobei ein η-Typ Gebiet 64 zwischen diesen Zonen zurückbleibt. Pie Zonen 62 und 63 sind die Zu- und Abfuhraonen mit den leitenden Verbindungen 65 und 66, die durch, die Öffnungen 67 und 68 in d*r Silioiumoxydsohioht 69 tnit den Zonen 62> und 63 verbunden sind» Auf der Oxydaohioht 69 ist eine gegen dae Gebiet 64 isolierte Torelektrode 70 angebracht.
■- - Fiß· 7 aeigt eine Ansicht in Riohtung des Pfeile» B in Pig. Q der Ilalbleiteraohicht 60 mit dem versenkten Muster 61* Di· leitenden Verbindungen 65 und 66 mit den Öffnungen 67 und 68 und dl· torelektrode 70 sind daher in Pig» 7 duroh gestrichelte Uni en angedeutet.
Das Bauelement nach den Fig. 7 und δ kann in gleicher Weise hergestellt werden, wie an Hand der Ausführung·formen nach den Fig, t, 2 und 5 bereits erörtert iet, wobei ein Träger 80, der aus «in* •m Siliciuralcörper 81 mit einer oilioiumoxydsohicht 02 besteht, aitt»Ü· einer Polyvinylaoetatsohioht 03 angebracht werden kann.
In einer wichtigen Ausführungoform des Vorfahrena nach
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der Erfindung wird in dor Siliciumschicht 60 ein Feldeffekt-Transistor mit isolierter Torelektrode angebracht, wobei auf beiden Seiten der SiIiciumschicht 60 eine isolierte Torelektrode 70 bzw* 71 des Feldeffekt-Tranaistors vorgesehen ist«
Zu diesen Zweck wird noch die SiIi ciuins chi cht J2 angebracht, die darauf mit der Torelektrode JI versehen wird.
Die Fig. 7 und 8 zeigen nur einen Teil eines Halbleiterbauelements das einon Feldeffekt-Transistor enthält. Das Halbleiterbauelement kann noch eine Anaahl von Schaltungselementen besitzen, mit denen die Leitungen 65, Gut 70 und 71 verbunden sein können« Ferner ist es z.B, möglich, daa Halbleiterbauelement nur mit dem Feldeffekt-Transistor zu vorsehen, wobei die Leitungen ό5ι 66, 70 und 71 mit verbreitertem Teilen versehen sind, mit denen Anschlussleitungen verbunden werden können* Durch Entfernung oinos Teiles des Musters können solche Verbreiterungen der Leitungen 65» ^o und-70 in der Weise aufgedeckt werden, die bereits in beaug auf die Leitungen 21 bia 25 in Fig. 1 beschrieben ist.
Es wird einleuchten, daaο die Erfindung sich nicht »uf di· beschriebenen Ausführungsboiapiole beschrankt unä dass dem Fachmann innerhalb dee Rahmens der Erfindung viele Abarten zur Verfügung stehen.
£2s kann β*B, in dom zuletzt beschriebenen Ausfuhrungtbeispiel statt eines p-n-p- eine n-p-n-. ein η -i-n-n , oder ein ρ -p-p Feldeffekt-Transistor angebracht werden« Weiterhin kann in einem mia»»- raanhängenden Teil der Siliciumachioht mit dem versenkton Muster rathr «1· ein Schaltungselement vorgesehen werden. Andere als die bereits erwähnten Sohaltungeelcmonta lassen sich anbringen* Die Fij. 9 und 10 Beigen einen Toil 0O einer Silioiumaohioht mit eine· Tora ent: ten Mueter Mie Silioiumoxyd 91. Dor Teil 90 enthält zwei p-Typ Zonen 92 und ein© n-
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Zone 93· Bio η-Typ Zone 93 ist nit zwei leitenden Verbindungen 94 und 95 versehen, die durch öffnungen 96 und 97 in ä-en Siliciumoxydsohichten 9O und 99 einen Kontakt mit der Zone 93 herstellen und die Zu-und Abfuhrelektroden des Feldeffekt-Tran3i3tors "bilden, dessen Zone 93 der Kanal ist und dio Zonen 92 Torelektrodonzonon oind» Die leitendon Verbindungen 100 und 101 sind durch die öffnungen 102 und I03 in der Oxyd-Gohicht 9Ö mit den Zonen 92 verbunden. Der Feldeffekt-Transistor nach den Pig. 9 und 10 hat somit zwei Torelektroden, welche die quer durch die SiIidiumachicht verlaufondon pn-TTbergänge 104 und I05 mit den Kanal 93 bilden, wobei im Betrieb der Strom zwischen der Zur und Abfuhrelektrode quer durch die oiliciumsohicht 90 flieset, Fig. 9 zeigt eine Draufßicht auf die Giliciumsohicht 90 mit dem darin versenkten Ihister 9I und deutlichkeitshalber oind nooh die Öffnungen 96, 102 und IO3 und die leitenden Verbindungen 94» 95» 100 und 101 durch gestrichelte Linien angegeben. In ähnlicher Weise wie bei den bereits erörtesten Ausführungsbei-□pielon kann ein Träger angebracht werden. ELnfaohheitshalber ißt dieser Träger in den .Fig.' 9 und 10 weggelaesen. Ba sei nooh bemerkt, dass durch Diffusion einer Verunreinigung in einer Silioiumsohioht angebrachte Übergänge, dio sich quer durch die Silioiumsohioht und über deren ganze Dicke erstrecken, im allgemeinen nicht genau parallel au der Diokenrichtung dieser Schicht vorlaufen, wie dies in den Figuren angegeben ist.
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Claims (7)

PHH. 2446. - 20 - P A T E II T A IT S Γ R TT C II E .
1.) Vorfahren aur Herstellung eines Halbleiterbauelements rait einem Halbleiterkörper aus Silicium mit mindestono einem Halbloiternohaltungsolemont, wobei ein praktisch flaches, schiehtonartiges Muster aua Silioiumorxyd über wenigstens einen Teil seiner Dicke in den Cilioiumkörpor durch eine Oxidationsbehandlung an der Oberfläche des Giliciumkörpers vorsonkt wird, und die Oborflächo des Siliciumkörpers örtlich vor der Oxydation maskiert wird, dadurch gekennzeichnet, dasa in der Siliciumschioht, in die und über deren ganze Dicke das Muster versenkt wird, zum ürsielen mindestens eines Sohaltungselemontes Übergänge angebracht werden, die sich praktisch quer durch diese Schicht und über deren ganze Dicke erstrecken, dasa der Silioiumkörper auf diese Silioiumsohioht beschränkt und diese Schicht gemeinsam mit dem Muster auf einem isolierenden Träger angebracht wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Einkri3tall-Siliciumkörper ausgegangen wird, der zunächst auf die Siliciumschicht beschränkt- wird, in die und über deren ganze Dicke dae Küster versenkt worden soll, indem der Siliciumkörper auf einem Träger angebracht und auf der Seite gegenüber der Trägorseite I-Iatorialentfer·» nungsbehandlungen unterworfen wird, worauf die SiljLolunsohioht der 0xy~ dationebohandlung sum Ersiolon des Musters unterworfen und die Oxydations« behandlung fortgesetzt wird, bis das Iluater si oh über die ganse Dicke der SilioiumBchicht erstreckt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Einkristall-Silioiumkörper ausgegangen wird, in eine Oberflächenschicht desselben das Ilustor versenkt wird, worauf der Silioiumkörper
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auf dor Seite gegenüber dor Kuateraeite Materialentfornungabehandlungen unterworfen wird, bis der Gilioimnkörper auf die Oberfläohenaohieht be- -schränkt lot, über deren ganze Dicke das Kuater veroenlct iat«
4. Vorfahren naoh Anapruch 3, dadurch gekennzeichnet, daas die Oberflächoncchicht mit dem darin vorsonkton Muator mit einem Träger versehen wird, bevor dor Siliciumkörpor den Katorialentfornungsbehandlungen unterworfen wird,
5. Verfahren naoh Anapruoh 4, dadurch .gekonnEoiohnet, daaa die für die heraustollenden SchaltungDelomonto ansubringonden Übergänge, die sich praktiach quer durch die Oberflächenschicht und ttber deren ganze Dicke eratrecken, vor dem Anbringen des TrÜQeva vorgesehen worden»
6. Vorfahren nach Anapruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dasa vor dem Anbringon deo Trägera auf der DiliGiuoiachioht mit dem darin veraenlcten Knater leitende Verbindungen, angebracht werden, die mit in der Siliciumaehioht angebrachten Zonen verbunden werden«
7. Verfahren naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daaa auf beiden Selten der SiIioiumaohicht mit dem darin veroenkten Mutator leitende Verbindungen ungebraoht werden« Q, Vorfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass in der Silioiumsohicht ein Feldoffekt~1tanoiotor mit isolierter Torelektrode angebracht wird,; wobei auf beiden Soi ton der SiliciuniaoHioht eine isoliorto Toroloktrodo dooFeldeffokt^^ranoiatorB vorgöaahen wird* 9, Ilalbleiterbauelement mit einer Silioiunpohioht mit windeatena oinon Bauolemont , v:oboi die Übergänge sich praktiach quer durch dit Schicht und über deren ganze Dicke orutreoken und ein Dohichttnnrtigee Muoter au» Oilioiumoxyd über die ganze Dicke der Silioiumoohioht in diooo Hohicht veruonkt let, welohea Bauelement durch ein Verfahren, naoh einem oder mohroron dar vorhorgehendon Anaprüohe hergestollt ist,
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