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DE2848333C2 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements

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DE2848333C2
DE2848333C2 DE2848333A DE2848333A DE2848333C2 DE 2848333 C2 DE2848333 C2 DE 2848333C2 DE 2848333 A DE2848333 A DE 2848333A DE 2848333 A DE2848333 A DE 2848333A DE 2848333 C2 DE2848333 C2 DE 2848333C2
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DE
Germany
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monocrystalline
substrate
converted
transistor
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DE2848333A
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Hanno Dr. 2000 Hamburg Schaumburg
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
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Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eüi VerftJiren zum Herstellen eines Halbleiterbauelement., entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der FR-PS 22 12 177 bekannt. Es dient dort zur Herstellung mehrerer übereinanderliegendcr Schichten auf einem Substrat.
Aus Appl. Phys. Letters Bd. 33. H. 3, l.Aug. 1978, Seiten 227 — 229 ist es bekannt, amorphe Siliciumschichten auf einem einkristallinen Siliciumsubsirat mit Hilfe eines pulsförmigen Laserstrahles in cinkristalline Schichten umzuwandeln.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie Bipolar-Transistoren, ist es bisher üblich, von einem monokristallinen Festkörper auszugehen und die Begrenzung der aktiven Bereiche des Bauelements, soweit sie nicht durch PN-Übergänge geschieht, dadurch zu bewirken, daß der gesamte Festkörper, ggf. nach geeigneten Maskierungsschritten, einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, bei der bestimmte Teile des Festkörpers durch Oxidation in ein isolierendes Oxid des Festkörpermaterials umgewandelt werden.
Ein solches Verfahren ist aufwendig und hat u. a. die Nachteile, daß besondere Maskicrungsschritte erforderlinh sind, und daß die thermische Behandlung zu einer unerwünschten Verschiebung der Doticrstoffvcrtcilung im Festkörper führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß die Herstellung eines Bipolartransistors ohne Maskicrungsschriue und ohne thermische Behandlung des gesamten Transistorkörpers möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ga(-lungsgemäßen Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs I genannten Merkmale gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Untcransprüchen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere darin zu sehen. Halbleiterbauelemente mit Bipolartransistoren, bei denen bestimmte aktive, poly- oder monokristalline Bereiche durch isolierende Bereiehe voneinander getrennt sind, unter weitgehendem Verzicht auf Maskierungsschritte, d. h. die Anwendung photolithographischer Verfahren, und unter Verzicht auf eine thermische Behandlung des gesamten Festkörpers herzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigen
F i g. 1 —4 Schnitte durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transistor in vier aufe!nanderfolgenden Stufen seiner Herstellung.
In den Figuren sind der Deutlichkeit halber die Abmessungen in Dickenrichtung übertrieben groß dargestellt
Anhand der F i g. 1 —4 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Transistors beschrieben. Es wird von einem N+-leitenden Substrat 1 aus Silicium ausgegangen, auf das zunächst eine erste Schicht 10 aus amorphem Silicium mit einer Dicke von etwa 1 μπι aufgebracht wird. Diese Schicht wird dann durch Implantation von Arsen oder Phosphor dotiert und anschließend ein ausgewählter Bereich 10a durch Bestrahlen mit einem entsprechend abgelenkten User- oder Elektronenstrahl 8 in monokristallines Material umgewandelt. Auf diese Weise ist eine N-dotierte, in leitender Verbindung mit dem jo Substrat 1 stehende Kollektorzone des Transistors gebildet (siehe Fig. 1).
Anschließend wird auf die erste Schicht 10 eine zweite Schicht 20 aus amorphem Silicium aufgebracht und durch Implantation von Borionen dotiert, von der dann ein sich völlig über den Bereich 10a der ersten Schicht, also den Kollektor erstreckender Bereich 20a, der sich aber seitlich über den Bereich 10a hinauserstreckt, anschließend durch Bestrahlen mit einem entsprechend abgelenkten Laser- oder Elektronen*· r^hl 8 in monokristallines, P-Ieitendes Material umgewandelt wird. Der sich so ergebende monokristalline Bereich 20a bildet die Basis des Transistors (siehe F i g. 2).
Anschließend wird, wie in F i g. 3 dargestellt, auf die zweite Schicht 20 und den in ihr gebildeten Bereich 20a eine dritte Schicht 30 aus amorphem Silicium aufgebracht. Dabei ist jedoch vorher ein Oberflächenteil 21 des Bereichs 20a auf geeignete Weise maskiert worden, so daß hier kein amorphes Silicium niedergeschlagen wird. Das so in der Schicht 30 gebildete Loch gestaltet es später, den Bereich 20a zu kontaktieren. Diese mit der gleichen Dicke wie die Schichten 20 und 10 niedergeschlagene Schicht 30 wird zunächst durch Implantation von Arsen oder Phosphor dotiert und dann ein Bereich 30a der oberhalb der in den Schichten 10 und 20 « gebildeten Bereiche 10a und 20a liegt, durch Bestrahlung mil einem entsprechend abgelenkten Laser- oder Elektronenstrahl in monokristallincs, N l-leitendes Material umgewandelt. Es bildet sich so die Emitterzone des Transistors.
Der Aufbau dieses Transistors vor der Kontaktierung ist dann noch einmal in der F i g. 4 dargestellt, die zeigt, daß die NPN-Zonenfolgc mesaartig auf dem Substrat 1 aufgebaut ist und seitlich von dem isolierenden, amorphen Silicium der nicht umgewandelten Teile der aufgebrachten Schichten 10,20 und 30 begrenzt wird.
Bei der Herstellung dieses Transistors ist es nicht erforderlich, den gesamten Halbleiterkörper einer thermischen Bchiindiung auszusetzen, da die erforderliche
S 3
κ Verteilung der implantierten Dotierstoffionen und das
f. Ausheilen der Kristallbeschädigung bei dem Bestrahlen
fs der Schichten mit einem Laser- oder Elektronenstrahl
if zum Umwandeln des amorphen Materials in monokrir stallines Material mitbewirkt wird. 5
;°: Weiter ist es, bis auf die Bildung des Loches 21 in der
: dritten Schicht 30, nicht erforderlich, Maskierungsschritte anzuwenden, da die Bestrahlung zur Umwandlung der Kristallstruktur, durch geeignete Ablenkung
: der Laser- oder Elektronenstrahlen auf die zu implantie- io renden bzw. umzuwandelnden Gebiete beschränkt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
15
20
25
30
40
50

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, bei dem auf ein monokristallines Substrat nacheinander drei amorphe Halbleiterschichten unterschiedlicher Dotierung aufgebracht werden, wobei nach dem Aufbringen jede Schicht durch Energiezufuhr mittels eines Wellen- oder Teilchenstrahls in monokristallines Material umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen jede Schicht (10,20,30) zunächst durch Ionenimplantation dotiert und nach dem Dotieren nur ein Bereich (10a. 20a, Xa) jeder Schicht (10,20, 30) in monokristallines Material umgewandelt wird, wobei die gegenseitige Lage der Bereiche (10a, 20a, 3OaJ und ihre Dotierung so gewählt sind, daß sich eine als Transistor wirkende, mesaartig auf dem leitenden Substrat (1) aufgebaute PNP- oder NPN-Zonen folge erg'bt
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr mittels eines Laseroder Elektronenstrahls (8) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für das Substrat (1) und die amorphen Schichten (10, 20, 30) Silicium verwendet wird und die Schienten (10, 20, 30) mit Arsen oder Phosphor bzw. Bor dotiert werden.
DE2848333A 1978-11-08 1978-11-08 Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements Expired DE2848333C2 (de)

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