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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiteranordnung, wie zum Beispiel eines bipolaren Transistors.
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US-A-4 772 566 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiteranordnung, welches einen Halbleiterkörper mit einer in Angrenzung an eine
Hauptoberfläche angeordneten, ersten Zone eines ersten Leitfähigkeitstypes vorsieht, auf der
Hauptoberfläche eine dotierte Schicht vorsieht, aus welcher Fremdatome in den
Halbleiterkörper diffundieren, um eine Störstellennebenzone einer zweiten Zone eines
entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes in der ersten Zone herzustellen, wobei durch die
dotierte Schicht und über der ersten Zone eine Öffnung gebildet, ein erster Abschnitt
eines Isolationsmaterials auf der Seitenwand der die Öffnung begrenzenden, dotierten
Schicht und ein zweiter Abschnitt eines anderen Materials auf dem ersten Teil
ausgebildet wird und durch die Öffnung Fremdatome eingebracht werden, um eine eigenleitende
Nebenzone der zweiten Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes in der ersten
Zone und eine dritte Zone des einen Leitfähigkeitstypes in der eigenleitenden
Nebenzone auszubilden.
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Das in US-A-4 772 566 beschriebene Verfahren bezieht sich auf die
Herstellung eines bipolaren Transistors, bei welchem die erste Zone die Kollektorzone des
Transistors und bei welchem die zweite und dritte Zone die Basis- bzw. Emitterzone
bilden.
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Es ist anzumerken, daß der hier verwendete Begriff "eigenleitende
Nebenzone" sich auf den aktiven Bereich der zweiten Zone bezieht, welcher bei dem in US-
A-4 772 566 beschriebenen, bipolaren Transistor die aktive Basiszone darstellt, während
sich der Begriff "Störstellennebenzone" auf den Bereich bezieht, welcher mit der
"eigenleitenden Nebenzone" verbunden ist, um einen Kontakt zu der zweiten Zone zu
ermöglichen.
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Wie in US-A-4 772 566 beschrieben, ist die dotierte Schicht als eine
dotierte, polykristalline Schicht, zum Beispiel eine dotierte, polykristalline
Siliciumschicht,
vorgesehen. Nach Ausbildung der polykristallinen Schicht zur Herstellung der
Öffnung, durch welche die Fremdatome einzubringen sind, um die eigenleitende
Basis- und Emitterzone sowie eine Kollektoranschlußöffnung auszubilden, wird auf der
polykristallinen Schicht eine dünne, thermische Oxidschicht aufgebracht. Bei maskierter
Basis- und Emitteröffnung werden zur Ausbildung einer stark dotierten
Kollektoranschlußzone Fremdatome eingebracht. Nach Herstellung der stark dotierten
Kollektoranschlußzone wird diese Öffnung maskiert, und sodann werden Fremdatome zur
Ausbildung der eigenleitenden Basiszone implantiert. Anschließend wird eine konformale,
dielektrische Schicht, zum Beispiel Siliciumdioxid, aufgebracht und mit einer
polykristallinen Schicht, bei welcher es sich wiederum um eine polykristalline Siliciumschicht
handeln kann, versehen. Es wird sodann die polykristalline Schicht anisotrop geätzt, um
den zweiten Abschnitt auszubilden und anschließend die dielektrische Schicht unter
Verwendung des polykristallinen, zweiten Abschnittes als Maske geätzt, um den ersten
Isolationsabschnitt zu definieren. Danach wird eine polykristalline Siliciumschicht
aufgebracht und mit Fremdatomen des einen Leitfähigkeitstypes dotiert, welche
anschließend zur Ausbildung der Emitterzone in den darunterliegenden Halbleiterkörper
diffundieren.
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In dem in US-A-4 772 566 beschriebenen Verfahren wird eine, durch den
ersten und zweiten Abschnitt gebildete Mehrlagenisolierzwischenlage verwendet, welche
eine gute Trennung von Emitterzone und Störstellenbasiszone ermöglicht, um
Heißträgereffekte, welche in niedrigen Emitter-Basis-Durchschlagspannungen resultieren
könnten, zu vermeiden. Ebenfalls reduziert der Verlust des Dotierstoffes in das
polykristalline Silicium die geometrische Abhängigkeit der Transistorparameter. Jedoch
ist es notwendig, die Ätzung der Mehrlagenzwischenlage in einem Verfahren
durchzuführen, mit welchem es möglich ist, die Ätzung des ersten und zweiten Abschnittes
mit hoher Selektivität gegenüber dem Halbleiterkörper vorzunehmen, da andernfalls ein
Teil der zur Ausbildung der eigenleitenden Nebenzone eingebrachten Fremdatome
während des Ätzverfahrens verlorengeht. Anisotrope Ätzverfahren ermöglichen eine gute
Steuerung der Ausbildung des ersten und zweiten Abschnittes, sehen jedoch keine sehr
hohe Selektivität vor, wohingegen Naßätzverfahren, obgleich diese eine hohe
Selektivität ermöglichen, eine Unterätzung des zweiten Abschnittes zur Folge haben können, so
daß keine sehr zufriedenstellende Steuerung der Dimensionen erfolgt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung vorzusehen, bei welchem die Trennung bzw. Verschiebung
der eigenleitenden Nebenzone und dritten Bauelementzone in zufriedenstellendem Maße
gesteuert wird, um zur Vermeidung von Heißträgereffekten beizutragen und, im Falle
eines bipolaren Transistors, die Abhängigkeit einer Stromverstärkung von der Breite der
Emitterzone, d.h. herkömmlicherweise der in einer Richtung parallel zu der
Hauptoberfläche gemessenen Ausdehnung der Emitterzone, zu reduzieren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung mit einer ersten, zweiten und dritten Zone vorgesehen,
wonach ein Halbleiterkörper mit der innerhalb einer Hauptoberfläche angeordneten,
ersten Zone eines ersten Leitfähigkeitstypes, auf der Hauptoberfläche eine mit
Fremdatomen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes dotierte Schicht vorgesehen und eine
Öffnung durch die dotierte Schicht über der ersten Zone gebildet und dadurch bewirkt
wird, daß Fremdatome von der dotierten Schicht in den Halbleiterkörper diffundieren
und somit eine Störstellennebenzone der zweiten Zone innerhalb der ersten Zone
entsteht, wobei die Störstellennebenzone den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp
aufweist, durch die Öffnung Fremdatome eingebracht werden, um eine Kopplungszone
des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes innerhalb der ersten Zone und im Anschluß an
die Störstellennebenzone zu bilden, eine erste Schicht Isolationsmaterial über der
Öffnung vorgesehen, das Isolationsmaterial einer Ätzung unterworfen wird, um erste
Abschnitte des Isolationsmaterials auf den die Öffnung begrenzenden Seitenwänden der
dotierten Schicht auszusparen, so daß die ersten Abschnitte ein erstes Fenster
definieren, welches kleiner als die Öffnung ist, Fremdatome eingebracht werden, um durch das
erste Fenster eine eigenleitende Nebenzone der zweiten Zone zu bilden, wobei die
zweite Zone somit die Störstellennebenzone, die Kopplungszone sowie die eigenleitende
Nebenzone aufweist, wobei die Kopplungszone die Störstellennebenzone mit der
eigenleitenden Nebenzone verbindet, eine zweite Schicht eines Materials vorgesehen
wird, welches sich von dem der ersten Schicht über dem ersten Fenster unterscheidet,
die zweite Schicht gegenüber der ersten Abschnitte selektiv geätzt wird, um auf den
ersten Isolierabschnitten zweite Abschnitte des anderen Materials auszubilden, welche
ein zweites Fenster definieren, das kleiner als das erste Fenster ist, und Fremdatome
des ersten Leitfähigkeitstypes durch das zweite, kleinere Fenster eingebracht werden,
um die dritte Zone innerhalb der eigenleitenden Nebenzone zu bilden.
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Somit werden bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens die
Fremdatome zur Herstellung der eigenleitenden Nebenzone, zum Beispiel der
eigenleitenden Basiszone eines bipolaren Transistors, über ein, durch den ersten Isolierabschnitt
definiertes, erstes Fenster eingebracht, während die Fremdatome zur Herstellung der
dritten Zone (welche bei einem bipolaren Transistor die Emitterzone bildet) über ein,
durch den zweiten Abschnitt eines anderen Materials definiertes, zweites, kleineres
Fenster eingebracht werden, wodurch die dritte Zone von der Störstellennebenzone zur
Verhinderung von Heißträgereffekten ausreichend beabstandet ist. Außerdem werden
vor Ausbildung des ersten Isolierabschnittes Fremdatome durch die Öffnung zur
Herstellung einer Kopplungszone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes eingebracht, um
eine Verbindung zwischen der Störstellen- und eigenleitenden Nebenzone
sicherzustellen. Durch diese Kopplungszone entsteht ein ausreichender Abstand zwischen der
Störstellen- und der dritten Zone, so daß Kanteneffekte und Kriechströme unterbunden
werden, um ein mögliches Durchgreifen zwischen der ersten und dritten Zone zu
verhindern oder zumindest zu verzögern. Im allgemeinen werden die Fremdatome zur
Ausbildung der Kopplungszone in einer solchen Menge und mit einer solchen Energie
implantiert, daß die Kopplungszone flacher und schwächer als die eigenleitende Nebenzone
der zweiten Zone dotiert ist, so daß Variationen in der Ausbildung der ersten und
zweiten Abschnitte die Breite (d.h. herkömmlicherweise die Tiefe in den
Halbleiterkörper, dort wo die eigenleitende Nebenzone die eigenleitende Basiszone eines bipolaren
Transistors darstellt) der eigenleitenden Nebenzone der zweiten Zone nicht signifikant
beeinflussen.
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Der erste Isolierabschnitt kann durch anisotrope Ätzung der über der
Öffnung vorgesehenen, ersten Isolierschicht und der zweite Abschnitt durch anisotrope,
gegenüber dem ersten Isolierabschnitt selektive Ätzung der zweiten Schicht eines
Materials, welches sich von dem der ersten Schicht unterscheidet, vorgesehen werden.
Den zweiten Abschnitt kann ebenfalls ein Isolierabschnitt darstellen. Der erste
Isolierabschnitt kann durch Aufbringen einer Oxid-, zum Beispiel Siliciumoxidschicht, über
der dotierten Schicht und anschließender anisotropen Ätzung der Oxidschicht, um den
ersten Isolierabschnitt auszusparen, ausgebildet werden, während der zweite Abschnitt
durch Aufbringen einer polykristallinen Schicht, zum Beispiel einer polykristallinen
Siliciumschicht, über der dotierten Schicht und anschließender anisotropen Ätzung der
polykristallinen Schicht, um den zweiten Abschnitt auszusparen, definiert werden kann.
Eine weitere Isolierschicht, zum Beispiel eine Siliciumoxidschicht, kann über dem
ersten Fenster vor der zweiten Schicht vorgesehen werden, um auf diese Weise die
Ätzung des zweiten Abschnittes und eine Beabstandung des zweiten Abschnittes nach
dessen Ausbildung von der in der Öffnung freigelgeten Oberfläche des Halbleiterkörpers
durch die weitere Isolierschicht zu ermöglichen. Bei einem solchen Verfahren ist die
Breite, d.h. die Tiefe in den Halbleiterkörper, der eigenleitenden Nebenzone, im Falle
eines bipolaren Transistors der eigenleitenden Basiszone, gegenüber Abweichungen bei
der Ätzung des den ersten Isolierabschnitt bildenden Isoliermaterials weniger
empfindlich. Zudem ist, besonders im Falle eines bipolaren Transistors, die Stromverstärkung
durch die mögliche Steuerung der Trennung der eigenleitenden Basis- und Emitterzone
weit weniger abhängig von der Breite, d.h. der Dimension entlang der Hauptoberfläche,
der Emitterzone, so daß die Stromverstärkung durch Reduzierung der
Bauelementdimensionen nicht signifikant vermindert wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Figur 1 und 2 - Querrisse eines Teiles eines Halbleiterkörpers zur
Darstellung von Stufen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines
bipolaren Transistors;
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Figur 3 bis 7 - vergrößerte Querrisse eines Abschnittes des in den
Figuren 1 und 2 dargestellten Halbleiterkörpers zur Darstellung weiterer Schritte eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines bipolaren Transistors; sowie
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Figur 8 - einen Querriß, welcher einen unter Anwendung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, bipolaren Transistor darstellt.
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Es versteht sich von selbst, daß die Figuren lediglich schematisch und
nicht maßstabsgetreu dargstellt sind, wobei verschiedene Dimensionen, wie zum
Beispiel die Stärke der Schichten, anderen Dimensionen gegenüber zum Zwecke einer
deutlicheren Darstellung übertrieben wiedergegeben worden sind.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung mit einer ersten, zweiten und dritten Zone dargestellt,
wonach ein Halbleiterkörper 10 mit der innerhalb einer Hauptoberfläche 11
angeordneten,
ersten Zone 20 eines ersten Leitfähigkeitstypes, auf der Hauptoberfläche 11 eine
mit Fremdatomen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes dotierte Schicht 30
vorgesehen und eine Öffnung 31 durch die dotierte Schicht 30 über der ersten Zone 20
gebildet und dadurch bewirkt wird, daß Fremdatome von der dotierten Schicht 30 in den
Halbleiterkörper 10 diffundieren und somit eine Störstellennebenzone 41 der zweiten
Zone 40 innerhalb der ersten Zone 20 entsteht, wobei die Störstellennebenzone 41 den
entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist, durch die Öffnung 31 Fremdatome
eingebracht werden, um eine Kopplungszone 43 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes
innerhalb der ersten Zone 20 und im Anschluß an die Störstellennebenzone 41 zu
bilden, eine erste Schicht 5 Isolationsmaterial über der Öffnung 31 vorgesehen, das
Isolationsmaterial einer Ätzung unterworfen wird, um erste Abschnitte 50 des
Isolationsmaterials auf den die Öffnung 31 begrenzenden Seitenwänden 32 der dotierten Schicht
auszusparen, so daß die ersten Abschnitte 50 ein erstes Fenster 80 definieren,
welches kleiner als die Öffnung 31 ist, Fremdatome eingebracht werden, um durch das
erste Fenster 80 eine eigenleitende Nebenzone 42 der zweiten Zone 40 zu bilden, wobei
die zweite Zone 40 somit die Störstellennebenzone 41, die Kopplungszone 43 sowie die
eigenleitende Nebenzone 42 aufweist, wobei die Kopplungszone 43 die
Störstellennebenzone 41 mit der eigenleitenden Nebenzone 42 verbindet, eine zweite Schicht 6 eines
Materials vorgesehen wird, welches sich von dem der ersten Schicht 5 über dem ersten
Fenster 80 unterscheidet, die zweite Schicht 6 gegenüber dem ersten Abschnitt 50
selektiv geätzt wird, um auf den ersten Isolierabschnitten 50 zweite Abschnitte 60 des
anderen Materials auszubilden, welche ein zweites Fenster 90 definieren, das kleiner als
das erste Fenster 80 ist, und Fremdatome des ersten Leitfähigkeitstypes durch das
zweite, kleinere Fenster 90 eingebracht werden, um die dritte Zone 70 innerhalb der
eigenleitenden Nebenzone 42 zu bilden.
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Nach dem in der Zeichnung gezeigten, spezifischen Ausführungsbeispiel
wird ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines bipolaren Transistors
dargestellt, welcher sich zur Integration in einem BICMOS-Verfahren, d.h. einem
Verfahren, in welchem komplementäre N- und P-Kanal-Feldeffekttransistoren mit
isolierter Steuerelektrode zusammen mit bipolaren Transistoren in dem gleichen
Halbleiterkörper gebildet werden, eignet oder in einem reinen Bipolarverfahren
verwendet werden kann.
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In dem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der
Halbleiterkörper 10 ein monokristallines Siliciumsubstrat 1 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes,
in diesem Falles eines P-Leitfähigkeitstypes, mit einem spezifischen Widerstand von
typischerweise 10 Ohm-cm auf, in welches Fremdatome des einen Leitfähigkeitstypes
(in diesem Ausführungsbeispiel eines N-Leitfähigkeitstypes) unter Verwendung einer
entsprechenden Maske eingebracht werden, um in einem Bauelementbereich 2 eine stark
dotierte Zone 21 herzustellen, welche später einen Teil der Kollektorzone 20 des
bipolaren Transistors bildet. Eine aus Silicium des P-Leitfähigkeitstypes bestehende
Schicht 3 (in den Figuren durch gestrichelte Linien dargestellt) mit einem spezifischen
Widerstand von typischerweise 8 bis 12 Ohm-cm wird auf das Substrat 1 epitaktisch
aufgewachst und die stark dotierte Zone 21 dadurch vergraben.
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Sodann wird unter Anwendung konventioneller, photolithographischer und
Ätztechniken eine Maskierungsschicht (nicht dargestellt) definiert, und Fremdatome
werden eingebracht, in diesem Falle werden Phosphorionen implantiert, um eine Zone
22 des N-Leitfähigkeitstypes direkt über und in Kontakt mit der vergrabenen Zone 21
vorzusehen. Die Zone 22 bildet die Hauptnebenzone der Kollektorzone 20.
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Sodann wird der Bauelementbereich 2 definiert oder von anderen
Bauelementbereichen (nicht dargestellt) des Halbleiterkörpers 10 getrennt, indem
Feldoxidzonen 4, zum Beispiel unter Durchführung einer konventionellen, lokalen
Oxidation von Silicium mit Hilfe einer Silicium Oxid-Silicium Nitrid
Antioxidationsmaske (nicht dargestellt), gebildet werden.
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In diesem Stadium können gegebenenfalls verschiedene
Schwellwertanpassungsimplantationen durchgeführt werden. Ebenso können, obgleich nicht dargestellt,
gut leitende Kanalstopperzonen durch Ionenimplantation unterhalb der Feldoxidzonen 4
gebildet werden. Wie in Figur 1 gezeigt, dienen neben der Ausbildung des
Bauelementbereiches 2 die Feldoxidzonen 4a, 4b zur Ausbildung eines Kollektoranschlußbereiches
23, welcher zweimal mit Fremdatomen des einen Leitfähigkeitstypes dotiert wird,
einmal während der Ausbildung der Hauptnebenzone 22 der Kollektorzone 20 und ein
weiteres Mal durch eine entsprechende Maske zur Ausbildung einer stark dotierten
Kontaktzone, um einen ohmschen Kontakt mit der Kollektorzone 20 zu ermöglichen.
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Sodann werden eine dotierbare Schicht 300, in der Regel eine
Halbleiterschicht, und eine, in diesem Ausführungsbeispiel polykristalline Siliciumschicht unter
Durchführung einer konventionellen Niederdruckschichtabscheidung (LPCVD)
aufgebracht. Anschließend werden Ionen eines P-Leitfähigkeitstypes, in diesem
Ausführungsbeispiel Borionen, in das polykristalline Silicium über dem Bauelementberich 2
implantiert.
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Danach wird eine Isolierschicht 35, zum Beispiel eine Schicht aus
Siliciumdioxid, über dem Bauelementbereich 2 aufgebracht.
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Sodann wird eine konventionelle Maske (nicht dargestellt) über der
Isolierschicht 35 definiert, und die Isolierschicht 35 und die dotierte, polykristalline
Siliciumschicht werden unter Anwendung konventioneller Techniken strukturiert, um die
dotierte Schicht 30 zu definieren und die Öffnung 31 auszubilden, wodurch die in Figur
2 dargestellte Struktur entsteht.
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Anschließend werden Ionen des P-Leitfähigkeitstypes, in diesem
Ausführungsbeispiel Borionen, zur Herstellung der Kopplungszone 43 der zweiten Zone 40
unter Verwendung einer geringen Menge und Energie implantiert. Die Kopplungszone
43 ist eine flache Zone, und es werden typischerweise Bor- (B+) Ionen mit einer
Energie von etwa 10keV (Kiloelektronvolt) und einer Menge im Bereich von etwa 10¹²
bis etwa 10¹³ Ionen cm&supmin;² verwendet. Der Zweck dieser flachen Kopplungszone 43
wird nachstehend erläutert.
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Nach Strukturierung der Isolierschicht 35 und der dotierten Schicht 30
wird eine dünne, thermische Oxidschicht 33 auf die freigelegten
Siliciumoberflächenzonen aufgebracht. Sodann wird, wie in Figur 3 dargestellt, eine Isolierschicht 5, in
diesem Ausführungsbeispiel eine Schicht aus Tetra-Ethyl-Ortho-Silicat (TEOS) über der
Struktur vorgesehen. Durch diese Stufe in dem Verfahren kann eine bestimmte
Diffusion von Borionen außerhalb der dotierten Schicht 30 in den Halbleiterkörper 1
stattfinden und eine Vorzone 41a gebildet werden, welche schließlich die Störstellenzone 41
der zweiten Zone 40 vorsieht. Sodann wird die Isolierschicht 5 unter Anwendung
herkömmlicher Plasmaätztechniken (z.B. ein CF&sub4;- oder CHF&sub3;+0&sub2;-Plasma) anisotrop
geätzt, um, wie in Figur 4 dargestellt, den ersten Isolierabschnitt bzw. die Zwischenlage
50 auf der die Öffnung 31 begrenzenden Seitenwand 32 der dotierten Schicht 30 zu
belassen. Beträgt die gewünschte Breite der dritten Bauelement- oder Emitterzone 70
etwa 0,4 µm (Mikrometer) und die Öffnung 31 etwa 1,0 µm, wird die Stärke der
Isolierschicht 50 so gewählt, daß der erste Isolierabschnitt bzw. die Zwischenlage 50 an
der breitesten Stelle, d.h. in Angrenzung an den freigelegten Oberflächenbereich 11a,
etwa 0,2 µm breit (bzw. dick) ist.
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Während der anisotropen Ätzung zur Ausbildung des ersten
Isolierabschnittes 50 geht ein geringer Teil des freigelegten Oberflächenbereiches 11a des
Halbleiterkörpers 1 verloren bzw. wird abgetragen, und es gehen einige oder
möglicherweise sogar alle der in den freigelegten Oberflächenbereich 11a implantierten Borionen
zur Ausbildung der flachen Nebenzone 43 verloren bzw. werden entfernt. Eine geringe
Menge der Borionen kann jedoch verbleiben.
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Nach Ausbildung des ersten Isolierabschnittes 50, wie in Figur 4
dargestellt, wird eine dünne, weitere Isolierschicht 36, zum Beispiel eine thermische
Oxidschicht, mit einer Stärke von etwa 25 nm (Nanometer) über der Oberfläche
vorgesehen, und es werden in diesem Ausführungsbeispiel Fremdatome des
P-Leitfähigkeitstypes eingebracht, um, wie in Figur 5 dargestellt, eine Vorzone 42a vorzusehen,
um schließlich die eigenleitende Nebenzone 42 auszubilden, welche in diesem
Ausführungsbeispiel die eigenleitende Basiszone des bipolaren Transistors bildet. Es wird eine
konventionelle Maskierungsschicht (nicht dargestellt) verwendet, um die
Kollektoranschlußzone 23 aus dieser Implantation zu maskieren. In dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel werden durch Implantieren von Bor- (B+) Ionen mit einer Energie von
etwa 35keV und in einer Menge im Bereich von etwa 2 bis 5x10¹³ Ionen cm&supmin;²
Fremdatome des P-Leitfähigkeitstypes eingebracht. Als Alternative können die Fremdatome
des P-Leitfähigkeitstypes vor Ausbildung der weiteren Isolierschicht 36 eingebracht
werden. In diesem Falle kann es sich bei der weiteren Isolierschicht 36 um eine
abgeschiedene Schicht, zum Beispiel eine TEOS-Schicht, handeln.
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Anschließend wird eine Schicht 6 aus undotiertem (d.h. nicht vorsätzlich
dotiertem), polykristallinem Material, in diesem Ausführungsbeispiel eine Schicht aus
undotiertem, polykristallinem Silicium in einer Stärke von etwa 0,15 µm unter
Anwendung konventioneller Niederdruckschichtabscheidungstechniken über der dünnen,
weiteren Isolierschicht 36 aufgebracht.
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Die polykristalline Siliciumschicht 6 wird sodann unter Anwendung eines
anisotropen Verfahrens, zum Beispiel eines Chlorplasmaätzverfahrens, einer Ätzung
unterzogen, bei welcher das polykristalline Silicium gegenüber dem Isoliermaterial, wie
in diesem Ausführungsbeispiel zum Beispiel einem thermischen Oxid oder TEOS, mit
hoher Selektivität geätzt wird. Diese anisotrope Ätzung der undotierten, polykristallinen
Siliciumschicht 6 resultiert in einer dünnen, zum Beispiel 0,1 µm bei den oben
angegebenen Emitterdimensionen, undotierten, polykristallinen Siliciumzwischenlage, welche,
wie in Figur 6 dargestellt, den zweiten Abschnitt 60 auf dem ersten Abschnitt 50 bildet.
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Die dünne, weitere Isolierschicht 36 maskiert die
Halbleiteroberflächenzone 11a aus dem zur Ätzung der polykristallinen Siliciumschicht 6 verwendeten
Ätzmittel, wodurch eine Ätzung der polykristallinen Siliciumschicht 6 mit hoher Selektivität
ermöglicht, eine Erosion der Siliciumoberflächenzone 11a durch das Ätzmittel dagegen
vermieden wird. Das heißt, daß die Breite, d.h. herkömmlicherweise die Tiefe in den
Halbleiterkörper, der eigenleitenden Basiszone 42 den zur Ausbildung des ersten und
zweiten Abschnittes 50 und 60 angewandten Ätzverfahren gegenüber weniger
empfindlich ist. Ebenso sieht der verbleibende Abschnitt der Isolierschicht 36 eine Grenzschicht
unterhalb des zweiten, polykristallinen Siliciumabschnittes 60 vor, um eine Diffusion
der Fremdatome des P-Leitfähigkeitstypes aus dem Halbleiterkörper in den zweiten,
polykristallinen Siliciumabschnitt 60 zu verhindern.
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Der undotierte, zweite, polykristalline Siliciumisolierabschnitt 60 definiert
somit das zweite, kleinere Fenster 90, durch welches Fremdatome des
N-Leitfähigkeitstypes zur Ausbildung der dritten Bauelementzone, in diesem Falle der Emitterzone 70,
eingebracht werden können.
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Die den Oberflächenbereich 11a bedeckende, dünne, weitere Isolierschicht
36 wird sodann abgetragen, wobei lediglich der Abschnitt 36a unterhalb des zweiten,
polykristallinen Siliciumisolierabschnittes 60 belassen wird. Die dünne, weitere
Isolierschicht 36 kann gegenüber der Siliciumoberflächenzone 11a mit hoher
Selektivität, zum Beispiel unter Anwendung eines Plasmaätzverfahrens, wie zum Beispiel das zur
Ausbildung des ersten Abschnittes 50 angewandte, geätzt werden, so daß eine Erosion
der Oberflächenzone 11a und somit ein Verlust der zur Ausbildung der eigenleitenden
Nebenzone 42 eingebrachten Fremdatome vermieden oder zumindest reduziert wird.
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Sodann wird eine dotierbare Schicht 7, in diesem Ausführungsbeispiel
eine weitere Schicht aus polykristallinem Silicium mit einer Stärke von etwa 150nm, in
dem zweiten, kleineren Fenster 90 durch konventionelle LPCVD-Techniken aufgebracht
und mit Fremdatomen des N-Leitfähigkeitstypes, in diesem Ausführungsbeispiel durch
Implantation von Arsenionen (As&spplus;), in einer Menge von etwa 7,5x10¹&sup5; Ionen cm&supmin;² bei
einer Energie von etwa 75 keV dotiert. Nach Strukturierung der dotierten,
polykristallinen Siliciumschicht 7 unter Anwendung konventioneller, photolithographischer und
Ätztechniken, wobei die Schicht 7 nur soweit belassen wird, daß, wie in Figur 7
dargestellt, diese die gewünschte Fläche bedeckt, wird der Halbleiterkörper etwa 60
Minuten in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt, zum Beispiel auf etwa 925 ºC (Grad
Celsius), um zu bewirken, daß Fremdatome des N-Leitfähigkeitstypes aus der dotierten
Schicht 7 in den Halbleiterkörper 1 diffundieren, um die dritte Zone, das heißt, in
diesem Ausführungsbeispiel die Emitterzone 70, auszubilden. Diese Wärmebehandlung
treibt ebenfalls die zuvor eingebrachten Fremdatome ein, um die Störstellen- und
eigenleitende Nebenzone 41 und 42 der zweiten, d.h. in diesem Ausführungsbeispiel der
Basiszone 40 zu bilden. Alternativ könnten anstelle der Ausbildung der Emitterzone 70
durch Diffusion der Fremdatome aus einer dotierten Schicht die Fremdatome zur
Ausbildung der Emitterzone 70 einfach implantiert werden.
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Der verbleibende Abschnitt der dünnen, weiteren Isolierschicht 36a
unterhalb des zweiten, polykristallinen Siliciumabschnittes 60 dient dazu, Fremdatome
in der dotierten Schicht 7 (oder zur Ausbildung der Emitterzone 70 implantierte
Fremdatome) daran zu hindern, durch den zweiten Abschnitt 60 in den Halbleiterkörper
1 zu gelangen oder ein solches Vorgehen zu blockieren..
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Die flache Kopplungszone 43 ist flacher und schwächer dotiert als die
eigenleitende Nebenzone 42 und ist durch die zur Ausbildung der Emitterzone 70
eingebrachten Fremdatome des N-Leitfähigkeitstypes überdotiert. Jedoch dient die
Kopplungszone 43 außerhalb des Bereiches der Emitterzone 70 dazu, sicherzustellen, daß
zwischen der Störstellen- und der eigenleitenden Nebenzone 41 und 42 eine gute,
geringe Widerstandskopplung stattfindet. Die Kopplungszone 43 ermöglicht eine
ausreichende Beabstandung der Störstellennebenzone 41 von der Emitterzone 70, um
Kriechströne und die Möglichkeit parasitärer Bipolareinwirkung zu reduzierren, während die
Möglichkeit einer Durchgreifspannung zwischen Emitter- und Kollektorzone 70 und 20
vermieden oder zumindest blockiert wird.
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Nach Ausbildung der Emitterzone 70, wie in Figur 7 dargestellt, wird
eine weitere Maskierungsschicht (nicht dargestellt) vorgesehen, um die Öffnung der
Kontaktlöcher zum Aufbringen einer ersten Metallisierungsfläche, zum Beispiel einer
Schicht aus einer Titan-Wolfram-Legierung, gefolgt von einer Schicht aus Silicium
enthaltendem Aluminium, und Strukturierung derselben durch konventionelle Techniken
zur Ausbildung von Kollektor-, Basis- und Emitterkontaktelektroden C, B und E, wie in
Figur 8 dargestellt, herzustellen. Zur Verbesserung des ohmschen Kontaktes mit den
Elektroden kann eine Silicidschicht, zum Beispiel Kobalt- oder Titansilicid, auf
konventionelle, selbstjustierende Weise auf den freigelegten Siliciumoberflächen vor
Aufbringen der Metallschicht vorgesehen werden.
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In dem oben beschriebenen Verfahren werden die Fremdatome zur
Ausbildung der eigenleitenden Basiszone 42 durch das durch den ersten Isolierabschnitt 50
definierte, erste Fenster 80 eingebracht, während die Fremdatome zur Herstellung der
Emitterzone durch das zweite, kleinere Fenster 90, welches durch den zweiten
Abschnitt 60 definiert wird, der durch ein, gegenüber dem ersten Isolierabschnitt 50
selektives Ätzverfahren entsteht, eingebracht werden. Auf diese Weise ist die
Emitterzone 70 von der Störstellenbasiszone 41 ausreichend beabstandet, so daß
Heißträgereffekte vermieden werden. Ebenso kann, da der zweite Abschnitt 60 von dem ersten
Isolierabschnitt 50 unabhängiger definiert wird, die Breite (d.h. herkömmlicherweise die
Tiefe in den Halbleiterkörper im Falle der eigenleitenden Basiszone eines bipolaren
Transistors) der eigenleitenden Nebenzone 42 genauer gesteuert werden und ist einer
Überätzung des den ersten Isolierabschnitt 50 bildenden Oxids gegenüber weniger
anfällig. Darüberhinaus ist die Stromverstärkung (hfe), besonders im Falle eines
bipolaren Transistors, infolge der hierdurch möglichen Steuerung der Trennung
zwischen der eigenleitenden Basis- und der Emitterzone weit weniger abhängig von der
Breite (d.h. herkömmlicherweise der Dimension parallel zu der Hauptoberfläche 11) der
Emitterzone, so daß die Stromverstärkung durch Reduzierung der
Bauelementdimensionen nicht signifikant beeinträchtigt wird. Die Erfinder haben insbesondere festgestellt,
daß, unter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens, ein bipolarer Transistor mit
einer gemessenen Emitterbreite von etwa 0,4µm eine Stromverstärkung aufweist, welche
gegenüber der eines unter Anwendung des gleichen Verfahrens hergestellten, bipolaren
Transistors mit einer Emitterbreite von etwa 10µm nicht signifikant beeinträchtigt wird.
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Obgleich in dem oben beschriebenen Verfahren der erste und zweite
Abschnitt 50 und 60 aus Siliciumoxid (TEOS) beziehungseise undotiertem,
polykristallinem Silicium (welches im vorliegenden Kontext als isolierend angesehen wird) gebildet
werden, könnten andere Materialien verwendet werden, vorausgesetzt, daß das zur
Ausbildung
des zweiten Abschnittes 60 verwendete Material gegenüber dem Material des
ersten Isolierabschnittes 50 selektiv geätzt werden kann. Somit kann es sich zum
Beispiel bei dem ersten Abschnitt 50 um einen Siliciumoxidabschnitt handeln, während
der zweite Abschnitt 60 von einem Siliciumnitridabschnitt gebildet wird. Im Falle zur
Ausbildung des zweiten Abschnittes 60 ein Material zur Verfügung steht, welches
gegenüber dem ersten Abschnitt 50 und dem Halbleiterkörper mit hoher Selektivität auf
einfache Weise geätzt werden kann, könnte, wenn gewünscht, auf die weitere
Isolierschicht 36 verzichtet werden. Ist die weitere Isolierschicht 36 wie in dem oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel unterhalb des zweiten Abschnittes 60 vorhanden, kann
der zweite Abschnitt 60 aus einem Halbleiter- oder sogar einem leitfähigen Material,
zum Beispiel einem dotierten, polykristallinen Silicium, gebildet werden. Ebenso
können für die dotierte Schicht 31 und Schicht 7 andere dotierbare Materialien als
polykristallines Silicium, wie zum Beispiel amorphes Silicium, verwendet werden.
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Ferner kann für bipolare Transistoren, welche um die Emitterzone 70
nicht symmetrisch verlaufen, das heißt, zum Beispiel dort, wo der Basiskontakt B
lediglich auf einer Seite der Emitterzone vorgesehen ist, sowie für laterale, bipolare
Transistoren zusätzlich zu dem in Figur 8 dargestellten, vertikalen, bipolaren Transistor
ein die Erfindung verkörperndes Verfahren angewandt werden. Auch kann ein die
Erfindung verkörperndes Verfahren für andere Halbleiteranordnungen angewandt werden.
Selbstverständlich könnten die oben angegebenen Leitfähigkeitstypen durch
entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen ersetzt und ein die Erfindung verkörperndes Verfahren dann
angewandt werden, wenn der Halbleiterkörper 1 aus einem anderen Material als
Silicium, zum Beispiel einem III-V-Material wie Galliumarsenid, besteht.
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Es wurde oben erwähnt, daß die Zeichnung Ausführungsbeispiele der
Erfindung darstellt. Um Mißverständnisse zu vermeiden, wird weiterhin erklärt, daß die
in den nachfolgenden Patentansprüchen technischen Merkmalen zugeordneten
Bezugsziffern, welche sich auf Merkmale in der Zeichnung beziehen und zwischen Klammern
gesetzt sind, gemäß Regel 29(7) EPÜ zum alleinigen Zwecke der Vereinfachung des
Patentanspruches unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel eingefügt worden sind.