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DE7123990U - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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Publication number
DE7123990U
DE7123990U DE19717123990U DE7123990U DE7123990U DE 7123990 U DE7123990 U DE 7123990U DE 19717123990 U DE19717123990 U DE 19717123990U DE 7123990 U DE7123990 U DE 7123990U DE 7123990 U DE7123990 U DE 7123990U
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DE
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doped
glass layer
diffusion
silicon dioxide
glass
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Application number
DE19717123990U
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GEC
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Description

Anmelder; General Electric Company, Schenectady, New York, USA
Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen durch Eindiffusion von. Dotiermaterial.
Ein wesentlicher Verfahrensschritt bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist die Diffusion von Doti&rmaterial in das Halbleitermaterial zum Zwecke der Änderung dessen Leitfähigkeit. Ein übliches Verfahren zur Herstellung von Bereichen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit besteht darin, Fremdatome durch einen Diffusionsprozess aus einem Vorrat an Dotiermaterial einzudiffundieren. Dazu ist eine geeignete Quelle für Dotiermaterial erforderlich, Mittel zum Transport der Fremdatome in das Halbleitermaterial, sowie eine gesteuerte Umgebung für die Steuerung der gewünschten Diffusionsbareiche. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Diffusionsverfahren entwickelt, die ein unterschiedliches Ausmaß zur Steuerung der Diffusionstiefe und der Konzentration ermöglichen. Beispielsweise erfolgt eine Diffusion von die Leitfähigkeit verändernden Störatomen in ein Halbleitermaterial wie Silizium bsi Temperaturen zwischen etwa 800 und 1200°C.
Verschiedene Materialien in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand ergaben annehmbare Diffusionsergebnisse. Die Vielfalt der verfügbaren Halbleiterbauelemente zeigt, daß diese Diffusionsverfahren vorteilhaft anwendbar sind.
Obwohl rait bekannten D±££us±cns\r3rfu!iron zufriedsnstslXcsäs Sr^ gebnicGQ erzielbar sind«blieben bisher noch zahlreiche Probleme ungelöst. Beispielsweise} bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren wie Ketalloxyd-Silizium-Tran3istoron wird die Ausbildung der Source- und Drain-Bereiche im allgemeinen dadurch erzielt« daß Löcher durch die Oxydschicht geätzt werden und gasförmige Dotiermaterialien in da3 Halbleitersubstrat eindiffundiert warden, um die Source- und Drain-Eareiche auszubilden. Dieses Verfahren hat jedoch mehrere Nachteile. Insbesondere beim Ätzen der Löcher durch die Qxydschicht wird oft die Gate-Elektrode unterschnitten. Während der Eindiffusion des Gases kann es ferner vorkommen, daß die Löslichkeitsgrenze des Halbleitermaterials überschritten wird und dsmit Versetzungen in dem Ho.ll?le !tonmaterial bewirkt werden. Diese und andere Schwierigkeiten dieses Herstellungsverfahrens verringern häufig die Ausbaute brauchbarer Transistoren bei einer Massenfabrikation. Bin Vorfahren zur Überwindung dieser Schwierigkeiten besteht darin. Source- und Drain-Bereiche durch Eindiffusion durch die isolierende Oxydschicht auszubilden, ohne darin irgendwelche öffnungen herzustellen. Durch dieses Verfahren können zwar die genannten Schwierigkeiten vermieden werden, obwohl andererseits dadurch die Diffusionszeit verhältnismäßig lang ist.
Eine andere Schwierigkeit bei bekannten Diffusionsverfahren besteht in der Erzeugung von Spannungen zwischen Abdeckschichten für die Diffusion und dem darunterliegenden Halbleitersubstrat. Diese Spannungen worden durch Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien erzeugt. Derartige Spannungen reichen aus, um Risse oder Bruchstellen in den Abdeckschichten zu verursachen. Mitunter können dadurch sogar zahlreiche Versetzungen in dem Halbleitermaterial selbst bewirkt werden. Dadurch wird die Anzahl der brauchtren Halbleiterbauelemente, die in einer Serienfabrikation hergestellt werden können, beträchtlich erniedrigt.
Es ist deshalb Aufgabe dar Erfindung, ein Verfahren zur Eindiffusion von Fremdatoman durch nichtdotierto Gläser anzugeben, die auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind, welches Verfahren die erwähnten Schwierigkeiten verkleidet. Da3 Verfahren coil die Eindiffusion durch eine isolierende Schicht über einaia Halbleitersubstrat bei verringerter Diffusionszeit ermöglichen. Durch das Verfahren soll eine Eindiffusion von einer dotierten Glasschicht durch eine nichtdotierte Glasschicht durch die Lösung des nichtdotierten Glases bei erhöhten Temperaturen ermöglicht werden. Ferner soll die Zeit dar Diffusion durch die undotierten Gläser verringert werden, um die Spannungen zwischen den die Diffusion verhindernden Schichten und dem darunterliegenden Halbleitersubstrat zu verringern und um die Einführung von Dotiermaterial in das Halbleitersubstrat zu ermöglichen, ohne da3 das Löslichkeitsvermögen des Halbleitermaterials überschritten wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Diffusionsverfahren gemäß der Erfindung gelöst, bei dem ein Halbleitermaterial mit einer Schicht aus nichtdotiertem Glas mit einer daruöeriiegenden Schicht aus mit Halbleitermaterial dotiertem Glas ersehen wird, welche Gläser mit hoher und niedriger Erweichungstemperatur enthält. Bei erhöhten Temperaturen wird das mit Halbleitermaterial dotierte Glas schnell Inder Schicht aus nichtdotiertem Glas gelöst unü trägt die Halbleiter-Störatome in die Oberfläche des H^.lbleiterraaterials um darin eine Diffusion zu ermöglichen. Beispielswaise wird eine Schicht aus mit Bortrioxyd dotiertem Siliziumdioxydglas, die zwischen etwa 2OVcad 50 Kolprosent (Gewichtsprozent) Bortrioxyd enthält, über einem nichtdotierten Siliziumdioxydglas ausgebildet, mit der ein Halbleitersubstrat aus Silizium beschichtet ist. Bei Temperaturen oberhalb etwa 8000C erfährt das mit Bor dotierte Glas eine abrupte Pseudoänderung des Zustands von einem seiir viskosen glasartigen Zustand zu einem fließfähigen glasartigen Zustand mit geringer Viskosität, wobei eine schnelle Auflösung des angrenzenden undotierten siliziumdioxydgl&ses durch die Diffusion des darin enthaltenen Bortrioxyds erfolgt. Das Bortrioxyd bewegt sich zu der Oberfläche des Siliziumsubstrats, woraufhin freie Boratome in das Substrat eindiffundieren.
Die \iosentlichen Ksrkcole dar Erfindung werden deshalb darin gesehen, daß Störatcxa in ein Halbleitersubstrat aus einer dotierten Glasschicht eindiffundiert vsrdsn, und zwar durch eins dazwischenliegende isolierende und undotierte Glasschicht, wi© beispielsweise eine Qxydcchicht dej3 Ealbloiterniatarial3. Bei dem I0-vor^ugten Ausführungcbsicpislon erfol«t sins öif£»3ion von Boratcaen in ein Siliziirasubstrat, wobei ein mit Bortrioxyd dotiertes Siliziunidioxydglas Verwendung findet, das zwischen 2O und 50 Molprozent Bortrioxyd enthalt, über eine Siliziumdioxydschicht auf einem Silisiucoubstrat vorgesehen und das Substrat erhitzt wird, dtuait das dotierte Glas eine abrupte PseudoSnderung des Zustands von einem hochviskosen glasartigen Zustand zu einem fließfähigen glasartigen Zustand nit niedrigem Viskosität erfEhrt und das angrenzende undotierte GlG3 aufgelöst vird, wenn ca3 Eortrioxyd durch das undotierte Gla3 zu der Oberfläche d«s Silizium-
; Substrats durchFchailzt, \raraufhin freie Boratose in das Substrat
j diffundieren·
j Anhand der zeichnung soll öle Erfindung nSher crlSutert «ar-
\ den. Es i
Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Halbleitersubstrat, auf dem eins nichtdotierte vr\f\ eine dotierte Glasschicht vorgesehen sind;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der änderung der Diffusionstiefe in Abhängigkeit von der Dicke aar isolierschicht bei praktisch konstanten Cfcorfl^pTi^n^oTTinonftrnti r?7>on τ und
Fig. 3 einen Tailschnitt durch sin nalbleiterbaueleiser t, das durch ein Diffusionsverfahren gemSa der Erfindung durch Diffusion aus einer dotierten Glasschicht hergestellt ist, die ifcer einem von einer GxycLsehicht bedeckten Kalbleitersubstrat ausgebildet ist.
Die Erfindung _>eruht auf der Erkenntnis, daß bei erhöhten Stemperaturen gewisse KT^^inat ion^n von Glüsc-m sait hoher und niedriger Erwaichungstczipciratur, Λίοΐΐη öiGca txbsr cowissen undotiten Gläsern ansocrd^ot sind, eine cchsolle Lösung in den undotiexten Gläsam verurc=.chsn. Ucs^n Halbleitar-Dotieraatorialien zugesetzt werden oder scnstwio einbau der Ecabinaf on von Gläsern bilden· wird die sclmsÜG Auflösung das uaäotierten ""laees van der schnei-
-5-
len Bewegung der Halblciter-Dotienratorialien in das undotierto Glas begleitet. Dieses Phänomen, das im folgenden al3 Durchschmelzung von Glas bezeichnet werden coil, soll anhand der Fig. 1 näher erläutert werden, in welcher ein stark.vergrößerter Teilschnitt durch ein Halbleiterbauelement dargestellt ist, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wird. Da3 Bauclement besteht aus einem Halbleitermaterial 14 wie Silizium, hat eine isolierende Schicht 15, die beicpielcx-.-eica au3 thermisch aufgewachsenem Silisiumdicicyclglas besteht. Eine Schicht au3 einem mit Halbleiter do tie material dotiertem Gla3 16, beispielsweise mit Bortricxyd dotiertes Siliziumdioxyd, wird Über dar isolierenden Schicht 15 aufgetragen, so daß eine Zwischenschicht 17 zwischen den beiden Schichten vorhanden ist. Es wurde festgestellt, daß bei Temperaturen oberhalb etwa 800°C mit Bortrioxyd dotiertes Siliziumdioxydglas, das zwischen etwa 20 und 50 Molgewichtsprozent Bortrioxyd enthält, eine abrupte Psaudoänderung des Zustands von einem hochviskosen harten glasartigen Zustand zu einem weichen fließfähigen glasartigen Zustand sehr niedriger Viskosität zeigt. Insbesondere wurda festgestellt, daß bei einer Temperatur zwischen etwa 800 und 13000C mit Bor entsprechend den oben genannten Konzentrationen dotiertes Gla3 sehr gut fließfähig (also weniger viskos) wird und eine ε clone He Auflösung der angrenzenden Silizium« dioxydschicht 15 entlang der Zwischenfläche 17 verursacht. Die Auflösung des Siliziumdioxydglase3 wird von dar Diffusion oder Einführung von Bortrioxyd-Dotiermaterial darin bogleitet. Bai dem Fortgang der Diffusion bewegt oich die Zwischenschicht 17 schnell zu dem Siliziumsubstrat 14. Fig. 1 zeigt dioce Eewegung durch die gestrichelte Linie 17A. Durch die Bewegung dar Zwfcchenfläche oder Front 17A wird daa vorher undotierte Siliziuradioxyd 15 durch Bortrioxyd dotiert. Je nach öer Konzentntion des Bortrioxyds in dem mit Bor dotierten Glas und dar Dicke des undotierten Glases, wie im folgenden näher beschrieben werden soll, kann erreicht werden, daß die Zwischenschicht 17 oich zu der Obejflüche doa Silizium·· substrata 14 bewegt und damit zusammenfällt, woraufhin freie Boratome in dao Substrat diffundieren.
Beispielswaise wird eine Siliziumdioxydschicht 15 von 800 8 Dicke von einer Oberfläche zu der anderen durch eine darüberliegen-
de Schicht aus mit Bortrioxyd dotierten Siliziumdioxydglas von 3000 S Dicko gelöst, welche etwa 30 Molprozent Eortrioxyd enthält, was in etwa 2 Minuten bei einer Temperatur von 10500C erfolgt- Daraus ist ersichtlich, daß eine derartig schnelle Auflösung der Siliziumdioxydschicht in vorteilhafter Ueise dazu ausgenutzt werden kann, die Zeit zu verringern, die zur Diffusion von Halbleiter-Dotiermaterialien in darunterliegendes Halbleitermaterial erforderlich ist.
Eevor die Parameter dar Erfindung näher erläutert werden, soll der Unterschied einer Durchschmelzung gemäß der Erfir.-Jung gegenüber bekannten Diffusionsverfahren herausgestellt werden. Unter einer Durchschmsizung im Sinne des Änmeidungsgegenstemäs ist ein Diffusionsverfahren zu verstehen, bei dem die schnelle Auflösung einer nichtdotierten Isolierschicht durch eine angrenzende Schicht aus dotiertem Glas mit niedriger Erweichungstemperatür bei erhöhten Temperaturen erfolg. Im Falle von mit Bortrioxyd dotiertem Siliziumdioxyd erfolgt beispielsweise diese Durchschiaelzung für Bortrioxyd-Konzentrationsn zwischen etwa 20 und 503 Bortrioxyd in dem Siliziumdioxydglas und bsi Temperaturen zwischen etwa 800 und 13000C. Unterhalb von Konzentrationen von etwa 20% zeigt mit For dotiertes Glas nicht dO3 Ehänoxen der Durchsc£raelzung, sondern diffundiert durch die SiliziuEdioxydschicht entsprechend Parametern bei einor Festkörpor-Diffusion. Oberhalb Konzentrationen von etwa 50% wird mit Eor dotiertes Gla3 mikroskopisch und sehr wasserlöslich. v:onn deshalb oin mit Eor dotiertes Glas Verwendung findet, erfolgt deshalb dio Durchschicalzungs-Diffusion gemäß der Erfindung mit Konzentrationen von Bortrioxyd, die zwischen 20 und 50 Holprozent liegen.
Der Klarheit haibar soll oin Ausführungsbaispiel dor Erfindung mit Siliziumdio:cydgla3 bcachrlcbon werden, da3 mit Eortrioxyd dotiert iot. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses dotierte Glas beschränkt. V7ie au3 der folgenden Ee3chreibung hervorgeht, sind auch andere Kombinationen von GlUcorn mit hoher und niedriger Erweichungstemperatur verwendbar, welche die gewünschte Eigenschaft der Durchschmelzung zeigen. Beispielsweise ist mit Bleioxyd dotiertes Arsentrioxydglas, mit Phosphorpentoxid dotiertes Siliziumdioxydglas, mit Bleioxyd dotiertes Borsilikatglas, mit Antimon-
trioxyd dotiertes Siliziumdioxydglas, mit Bismuthtrioxyd dotiertes Siliziumdioxydglas:» mit Zinnoxyd dotiertes Siliziumdioxydglas odor rait Zink dotiertes Bleisilikat odor Boroilikat verwendbar. Mi.t gewiscon Gläsern kann Elcicciyd zur weiteren Erniedrigung der Viskosität doo dotierten Glacaa Verwendung finden, falls dies erwünscht ist. AuCer isolierenden Schichten aus Siliziumdioxyd können andere Materialien wie Siliziunsaonoxyd und Aluminiumoxyd Verwendung finden. Ferner können ander© Halbleitermaterialien der vierten Gruppe verwandet warden, wie boispielsweise Germanium, oder Halbleitermaterialien der fünften Gruppe, wie Galliumarsenid und Galliumphosphid. Deshalb ist die Erfindung nicht auf irgendein spezielles Material o£er Kombinationen der beispielsweise angegebenen Materialien beschränkt.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich die Zwischenschicht 17A bei erhöhten Tem]paratüren zu der Oberfläche das Siliziumsubatrats 14 bewegt. Im Falle das mit Bor dotierten Glases findet eine chemische Reaktion zwischen data Eortrioxyd und dem Silizium statt. wodurch freie Boratc&e hergestellt werden. Diese Boratome diffundieren dann in das Siliziuasubctrat ein. Auf der siliziurooberflächa findtt folgende Reaktion statt:
2B2O3 + 3Si 4B + 3SiO2
Aus dieser Gleichung geht hervor, daß freie Boratoice in der Silizium-Zwischenschicht auftreten, walche schnell in das SiIiziuiasubstrat 14 e^n^iffundieren.
nachdem das Bortrioxyd die Schicht aus Siliziustdioxyd durchschmolzen hat, erfolgt die Diffusion von Bor in öa3 Silizium praktisch wie bei anderen Diffusionsverfahren. Ein besonders vorteilhaftes Markmal dar Erfindung liegt in der schnellen Auflösung der Siliziumdioxydschicht durch die mit Bortrioxyd dotierte Siliziumtrioxydschicht, so daß das Bortrioxyd auf der Oberfläche des Substrats verfügbar ist.
Ein weiterer Vorteil dar Erfindung ist darin zu sehen, daß die Zwischenschicht zwischen doa Siliziurasubstrat 14 und der Siliziumdioxydschicht 15 nicht mehr ctarr iat. Da öaa Silizitradioxyd wo ich und fließfühigwuroo, warden Spannungen, die sonst auftreten vür-
den, weitgehend, v;onn nicLt gar vollkonnton vermieden.
Die Erläuterung dar Pr.rc^3tor Czx Erfindung soll unter Bezugnahr.3 auf Pig. 2 erfolgen, in welcher öio Kn"3rung dar Diffusionstiofo in cir.zzx Silisiu=u3ul>strat da Funktic . Car Dicke do3 SiIiziuradioxyds für verschiedene Diffuoionszeitcn und Temperaturen bei einer 3OCc3 dicken Glasschicht dargestellt ist, die 30 KoI-gev;ichtsproscnt Eortrio^yd enthält» Pig. 2 zoigt die kurzen Diffus ionsseiton, die cur Erzielung einer gegebenen Diffusienstiefa
EtLt einer speziellen Cborfliicfrcnkenzentration C in einem Halbloi-
tercubstrat erforderlich cind. Die Kurve 18 zoigt dio Endorung der Diffusicnsticfe nit cer Dicks der G::ydschicht, wenn die Diffusion bei HCO0C wührend 5 Kinuten durciigeführt wird. In dieser Situation wird dio Cborflüchonkonzcntration C vnn etwa 3 auf 5 χ ΙΟ*4" Ätcxe Cüi3 geändert. Dio Kurve 19 zeigt di&j &iderung dar Diffusionstiefe nit oar Dicks der Cöydschicht, wobei die Diffusion bei 10500C wahrend 10 Minuten durchgeführt wird. Die Oberflächeskonzentraticnen lagen in diesen Fall zwischen etwa 2 und 4 χ 10 Atczon pro Ca ·
Für eine Dicke der Cxydschicht vonwsniger als etwa 1000 Ä wur de festgestellt, daß die Durchschcalzungs-Diffusion gcnü3 der Erfindung praktisch dieselben Diffusicnstiefcn und praktisch dieselben Gbcflächenkonzentrationen ergibt, die bei Verwendung von j ' nit Bor dotiertem Gleis erreicht werden, welches direkt auf das j Siliziunsubstrat aufgelegt wird. Diese DurchochEelzungs-Diffusion
! ist besonders bedsutsza bei der Herstellung von Feldeffekttransi-
stören, weil es jetzt nicht ceh? erforderlich ist, das Oxyd zur Ausbildung der Source- und Drain-Eoraiche des Transistors wegzuätzen. Dieses Merkmal coil in fobpnden noch näher erlSutert werden.
Ein anderer Vorteil der Erfindung soll nach einer Erläuterung spezieller Schwierigkeiten des tokcnnten Stands der Technik erfolgen. Bei bekannten Diffusionsverfahren nit einer Zwischfaaei aus undotierten GlC3 Ubsx den Halbleitermaterial, in welches das Dotiernaterial eindiffundiert werden soll, ist e3 in allgemeinen erforderlich, die Dicke cea undotierten Glases genau einzuhalten.
wail eine Diffusion von Doticnaatorial durch das nichtdoticrta Gla3 ein^otrüchtlichen Anteil dor Diffusionszoit crfordart.
Genuß dor Erfindung durchseihe lzcn jedoch Dotiomatorialien die nichtdotierte Oxydschicht innerhalb eines kleinen Druchteila <3er gesamten Diffuaionazait. Daahalb oind liiino Untorochiodo dar Dicke der Qxydcchicht unwichtig.
Coi der Durchochsolzung-Diffusion geiaüO dor Erfindung iot dor Diffuoionskocffiziont dor oinzu3iffundicrcndon Teilchen durch das undotiorto Glas grÖGonordnungcmUßig gloich dor Diffusion dor Teilchen durch dao Halbleitermaterial. EoispiolswoiGO für Durchschinolsungo-Konscntrationon von Eortriojcyd («stvo 20 bia 50/a) bei Tcraporaturon zwicclion lOCO und 110O0C iot dor DiffusionÄoeffizient größer als 2 χ lO~15Cn2/Sek. und kann etv.-a 2 χ 10~14 cm /Sak. betragen. Pur FootkCrpor-Diffusiono-Konzentrationen (d.h. weniger alc etwa 2C;S Eortric:q/d) betrügt dor Diffuaionckc— effizient nicht nehr ala cfc^a 4 s: 10*"17cm2/Sa^. Dieser großo Unterschied der Diffusicnckccffisicnten ist für dia schnellen DiffUi?ionczQitsn verantwortlich, dio boi dea Durchccfcrrslzungs-Diffusions vor fahren gesliü der Erfindung vorhandan oind. foiderungen dor Dicke der Ctcydschicht sind deshalb unwichtig bei der Destissaung der Tiefe irgenditfelcher resultierender Diffusicnsbereiche in einen darunterliegenden Substrat. Deshalb können Diffusionsbcreicha ausgewälilter Tiefen cehr einfach gesteuert wardan und sind ohne weiteres reproduzierbar.
Eine andöiro, bscionders vorteilhafte Eigenschaft dos DurchochiKslzungsverfalirens genau der Erfindung x3t die praktisch kleine Verminderung der Ealbloiter-Obarfliichenkonzentrationen C , die für
_ s
niclitdotierte Isolicrcchichten bis zu etwa ICCO Ά Dicko erhalten wird. Dieca vortsilliafto Eigenschaft dürfte darauf zurückzufuhren sein, da3 ausreichende Ilongon Doticmaterial au3 der dotierten Glasschicht verfLlgbor ict, \ra die dazwischenliegende undotierta Glasschicht zu lesen, ur.d ira ger.il^en.a freie Frcnidatc^a auf der Cßx2rflfiche do3 Ezibleitsrs cu liofom, dsrdt die ge^iünsclito öborflilcher^snzentrcticn crzo-ag!: vrordoa kern. Sclmello Verriiagcrungen der Cborflilcho=::cn^critraticn trotorx ciizf, v.-cnn der dideckendo Zust-md angeZiühort %/irJ* venn elco eine Dicko von undotiortea Glas
vorhanden ist* walche dazu ausreicht, die Fremdatana darsn zu hindarn, dio Oberfläche ds3 Halbleitermaterial3 zu erreichen. Dieser Zustand ist in Fig. 2 durch die Schnittstelle jeder Kurva mit der Abszisse dargestellt.
Uonöglich ist es so, daß dar GbdecliGnda Zustand ala Folge g&rok Verdiinnung des dotierten Glaces angenähert wird. Wenn beispielsweise das dotierte Gla3 durchschiailat cdar da3 angrenzende nichtdotierte GlO3 löst, wird Dotiertsterial an das nichtdotierte Glas abgegeben, l.'enn dio Konsentration des Doticnaaterials unter einen ttart füllt, dar zur Aufrechterhaltung der Durchschicalzung ausreicht, wird das dotierte Glas viskocar und die Auflösung do3 nichtdotiortoa Glaces hört auf· Dieser Zustand stellt die Abdcclibcdingung dar, durch v.-alclias da3 Durchcchmelzungsvarfahren £cniilß der Erfindung begrenzt ist. Dieses Merkmal kann in vorteilhafter Ueisa dazu auegenutzt werden, um beispielsweise das Ausmaß der seitlichen Diffusion eis3 Dotierniatarials unter den Kanten einer seibat auegerichteten Gata-Eiektrode eines Feldaffekttran=· sistor3 zu begrenzen.
Dio Erfindung ist für zahlreiche Zwacke bei der Herstellung von Halbleiterbsuaies^ntan anv.'sndbar. £eispiels;veise die Herstellung von Itotolla:yä-Fol£affekttrcn3istoren wird durch di© Erfindung wesentlich begünstigt« da es nicht cehr erforderlich ist, die Cfc^dschicht für die Eindiffusion dar Source- und Drain-Eereiche angrenzend εη den Gate-Eareich zu entfernen, wShrend in denjenigen Fällen, in denen eine Diffusion durch die Qxydschicht Verwendung findet, das Diffusionsverfahren gemSß der Erfindung die Diffusionszeit auf Minuten verringert, was einen betrüch'üliehe η Vorteil gegsnüfcsr Featliörp2r-Dif fusionsverfahren bedeutet, bei denen einige Stunden benötigt werden.
Fig. 2 zoigt die lüiSorung ge-alssor Farcsioter bei oinem Verfahren genSß dar ErfinSi^g. E3 ist ersichtlich, daß die speziellen Uerta lediglich beispielhaft sind. Eoi der Durchführung der Erfindung können nichtclotiorto Icoliercchichten z;-/icchen etwa 400 und 2000 S und dotierte Glascchichten zwischen etwa 2000 und IO 000 S Verwandung finden. Brauchbare Diffusionsseiten liegen zwischen etwa 5 Minuten und 5 Stunden bei Temperaturen zwischen
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etwa 600 und 1300°C, wobei die kürzeren Zeiten für dünnere undotierte Glasschichten und hohe Konzentrationen von Dotiermaterialien auftreten.
Fig. 3 zeigt ein cnCareo Auaföhrungsbsispiel der Erfindung. Der dargestellte p-Kanal-C^rflüehen-Feldeffekttransistor vom Anreichorungstyp hat ein Halbleitersubstrat 20 au3 n-leitenelsm HaiiioÄteraatorial mit eisar dicken undatierten Oxydschicht 21 über einer Oberfläche des Ealbloitersubaträte. Ein Teil der dic>, η CEiydschicht, dio etwa 10 OCO R dick sein kann, ist -weggeätzt, um einen Bereich 22 zu bilden. In dem Bereich 22 ward das Substrat oxidiert, un eins Oxydschicht von etwa lOOO 8 Dicke zu bilden. In dea Bereich 22 wird eins Gatc-Elektrcds 23 aus Molybdän, uolfram, Silizium cdar dergleichen Ilatorialien ausgebildet, und die gesamte Oberfläche der Gsydschicht 21 wirdxlt einer Schicht aus mit Eortriosyd dotiertem Glas 24 überzogen, das etwa 35 Gewichtsprozent Eortriosyd enthält und eine Dicke von etwa 3OCO 8 hat. Dis3 kann zvscku5fiigerw3iso dadurch erfolgen, daß eine Mischung aus Sauerstoff« Diboran (B2R-) und Silan (SiH4), die auf 1% mit Argon verdünnt sind* über do3 erhitzte Substrat ^eluxtuv wixd, im u£ä cjcwuöschta Picke zu erzielen. fXahlweiso kann da3 mit Bor dotierte Glas durrih andere bekannte verfahren aufgetragen werden. Unabhängig von dem verwendeten Verfahren wird das gesamte Substrat dann in eins Diffusionskcssaer gebracht und die Temperatur wahrend etwa. 15 Minuten auf 11OO°C erhöht, woraufhin das mit Bortrioxyd dotierte Glas 24 die angrenzenden Siliziumdioxydschichi: 21 durchschmilzt. Ucgen der unterschiedlichen Dicke der Oxydachicht schmilzt jedoch dos Bortrioxyd nur durch die OberflSche des η-leitenden Siliziumsubstrats 20 in dem Bereich 22· Selbst hier verhindert jedoch die Dicke der Gate-Elektrode 23 in dem dadurch abgedeckten Bereich die Diffusion von Bortricxyd in das Substrat 20. Deshalb wird nur der Source-Boreich 25 und der Drain-Bardich 25 hinsichtlich der Leitfähigkeit des Substrats geändert. Durch Ätzen der mit Fnr dotierten Glasschicht 24 und durch Herstellung von Kontakten für die Source- und Drain-Bariche und die Gate-Elektrode wird ein Feldeffekttransistor hergestellt.
Zur Erläuterung eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung sei ongenoitraen, dal) ein Feldeffekttransistor aus einem Sub-
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strat SU3 Galliim:ireenid hergestellt werden soll, in diesea Pall wird ein Fig· 3 entsprechendes Eauelcisent hergestellt, ir»^r»^ eins Silisiirsdiosydcchicht von 5020 S Dicke über eines* a-leitenöan Substrat eu3 Galliir-arcenid ausgebildet wird, wobei ebenfalls ein Erreich 22 dt einer Dicke von lOCO 8 hergestellt wird ν Eins Gafcs—Elaktraäa 23 aus KolvböSa xiird in öIgsssi Csraich lisraa— stellt und eins Schicht von 3C00 R Dicke &U3 mit Zink dotiertem Borsilikatglas. V3lche3 ettnt 1 llolprosent Zink enthalt· wird darüber ausgebildet· Do3 Substrat wird in eine Diffusionsfra^raor gebracht und die Tenparatur wird wSzsad etua 3O Minaten auf 700°C erhitzt, fahrend diccar Zeit durchsdxailzt dos mit Zink dotierte Borailikatgla3 den d2ncaren Earoich dea Silisiundioxydglasss, uui Source- und Drain-Eericha 25 und 26 auszubilden, die bi3 zu einer Tiefa von etwa 1 llil^rcn p-leitcnd werden. Dann werden Kontakte für die Source- und Drain-Eereiche und die Gate-Slektroda hergestellt· um einen Feldeffekttransistor fertigzustellen.
Aus den obigen Ausfuhrungsbeispiclcn ist ersichtlich* dafl ein besonders vorteilhaftes Diffusionsverfahren £ur Änderung der Leitfähigkeit isolierter TTriiTiloitcrsubstrate beschrieben w urde» Durch dieses Verfahren wird nicht nur die Diffusionszeit^^ehr als eine iSroÜenordnung-gi^SwEber vergleichbaren bcliannten Verfahren verkürzt, sondern es werden euch Spannungen zwischen dem Halbleitersubstrat und der darSbarlicgenden Oxydschicht bei er» höhten Temperaturen vermieden.
Patenten nrorü' ;

Claims (6)

Schutzansprüche
1. Halbleiterbauelement, bestehend aus einem Halbleitersubstrat mit Bereichen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps, über dem eine isolierende Glasschicht angeordnet ist, über der eine weitere dotierte Glasschicht liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Bereich die isolierende Glasschicht (21) von der dotierenden Glasschicht (24) durchschmolzen ist, so daß unterhalb des durchschmolzeneη Bereichs die Leitfähigkeit des Halbleitersubstrate durch das Dotiermaterial geändert ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch g e -kennze ichnet , daß die isolierende Glasschicht (21) entlang der Oberfläche des Halbleitersubstrats eine derart unterschiedliche Dicke hat, daß nur bestimmte Bereiche der isolierenden Glasschicht von der dotierten Glasschicht (24) durchschmolzen sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die isolierende durchschmolzene Glasschicht eine Dicke zwischen etwa 4OO und 2OOO & hat.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Glasschicht eine Dicke zwischen etwa 2QOO und 10 OOO R hat.
5. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek ennzeichnet, daß die dotierte Glasschicht eine Kombination von Gläsern mit hoher und niedriger Erweichungstemperatur enthält.
6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Glasschicht mit Bortrioxyd dotiertes Siliziumdioxyd, mit Bleioxyd dotiertes Arsentrioxyd, mit Phosphorpentoxyd dotiertes Siliziumdioxyd, mit Bleioxyd dotiertes Borsilikat, mit Antimontrioxyddotiertes Siliziumdioxyd, mit Bismuthtrioxyd dotiertes Silizium-
dioxyd, mit Zinnoxyd dotiertes Siliziumdioxyd, mit Zink dotiertes Bleisilikat oder mit Zink dotiertes Bcrsilikat ist.
7- Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das dotierte Glas mit Bortrioxyd dotiertes Siliziumdioxyd ist und etwa 20 bis 5O Molgewichtsprozent Bortrioxyd enthält.
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