DE1197548B - - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1197 548
Aktenzeichen: F 31082 VIII c/21g
Anmeldetag: 26. April 1960
Auslegetag: 29. Juli 1965
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Halbleiterbauelementen. Sie bezieht sich insbesondere
auf Diffusionstransistoren, deren Übergänge in vollem Umfang durch eine isolierende Schicht geschützt
sind und die große freie Oberflächenteile für die galvanische Kontaktgabe bieten.
Die Entwicklung der Technik der Transistorherstellung hat dazu geführt, daß Transistorbauarten
sehr kleiner Abmessungen für die Anwendung von Transistoren auf dem Hochfrequenzgebiet erforderlieh
sind. Der bekannte Spitzentransistor ist zwar für die Verwendung auf dem Hochfrequenzgebiet geeignet,
jedoch hat diese Transistorbauart auch viele Nachteile, und es sind aus diesem Grunde für den
Einsatz auf dem Hochfrequenzgebiet Flächentransistoren entwickelt worden. Ein Flächentransistortyp,
der sich für die Anwendung auf dem Hochfrequenzgebiet besonders gut eignet, ist der doppelt diffundierte
Siliziumtransistor, und obwohl sich die Erfindung auch mit Vorteil auf andere Transistorbauarten so
anwenden läßt, wird in der folgenden Beschreibung insbesondere auf solche Transistoren Bezug genommen,
die einem doppelten Diffusionsvorgang unterworfen worden sind.
Bei der Herstellung von Siliziumtransistoren, die as
einem doppelten Diffusionsvorgang unterworfen worden sind, und überhaupt bei allen sehr kleinen
Transistorbauarten, ergibt sich die Schwierigkeit, daß ein hinreichend großer frei liegender Bereich
des Basismaterials für die Anbringung eines galvanischen Kontaktes vorhanden sein muß. In Anbetracht
der außerordentlich kleinen Abmessungen der Halbleiterbauelemente, die gefordert werden, ergibt
sich eine sehr geringe Dicke des Basismaterials, das zwischen dem Basis-Kollektor-Übergang und dem
Emitter-Basis-Übergang auf einer Transistoroberfläche frei liegt. Die übliche Transistoranwendung erfordert,
daß elektrische Anschlüsse zu den einzelnen Ionen des Transistors vorgesehen sind, und es ist
daher notwendig, daß die Abmessungen der Basiszone so beschaffen sind, daß man die entsprechenden
Elektroden bzw. Anschlüsse anbringen kann. In manchen Fällen ist diese Begrenzung der Abmessungen
der Basiszone sehr unerwünscht, weil bei der üblichen Fertigungspraxis die Basisdicke in einem
bestimmten Verhältnis zu der freiliegenden Basisbreite steht.
Eine weitere Schwierigkeit, die sich durch die begrenzten Abmessungen ergibt, die bei Transistoren
notwendig sind, damit diese bei sehr hohen Frequenzen arbeiten können, ist die Schwierigkeit des
Schutzes der Transistorübergänge. Dies ist besonders Halbleiterbauelemente mit einem oder mehreren
pn-Übergängen und Verfahren zum Herstellen
pn-Übergängen und Verfahren zum Herstellen
Anmelder:
Fairchild Camera and Instrument Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. F. B. Fischer, Patentanwalt,
Köln-Sülz, Remigiusstr. 41/43
Als Erfinder benannt:
Jean A. Hoerni, Los Altos, Calif. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Mai 1959 (810 388) - -
dann von Bedeutung, wenn man die Elektroden an den Transistorteilen anbringen will, weil sehr geringe
Änderungen in der Lage elektrischer Leiter oder galvanischer Kontakte an dem Transistor zur
elektrischen Kurzschließung des Transistorüberganges führen können, so daß der Transistor nicht verwendet
werden kann und ausgesondert werden muß. Das letztere Problem steht im Zusammenhang mit
der Notwendigkeit, bei Hochfrequenztransistoren eine galvanische Verbindung zu verwenden, die die
freiliegende Fläche jedes der Elemente fast vollständig bedeckt, um den Ausbreitungswiderstand
möglichst gering zu halten. Die üblichen Auftragungsverfahren sind ungeeignet für die Anbringung
solcher galvanischer Verbindungen innerhalb von Abmessungen bis zu Bruchteilen eines Millimeters
von dem Transistorübergang, wie es normalerweise bei Transistorbauarten erforderlich ist, die bei sehr
hohen Frequenzen arbeiten sollen. Nun ist nicht nur das Problem der Anbringung geeigneter galvanischer
Verbindungen an den Teilen des Transistors von erheblicher Bedeutung, sondern auch die Gefahr der
Beschädigung oder anderer Arten unerwünschter elektrischer Kurzschließung der Transistorübergänge
während des Herstellungsverfahrens ist sehr wesentlich, um den Ausschuß bei der Herstellung herabzusetzen.
Darüber hinaus könnten auch Verunreinigungen größerer Ausdehnung bei den Transistorübergängen
eine Verschiebung und Verschlechterung der
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charakteristischen Eigenschaften des Transistors bewirken.
Für die Anwendung auf dem Hochfrequenzgebiet sind Transistoren der Mesabauart entwickelt worden,
bei denen unerwünschte seitliche Ausdehnungen des Basis-Kollektor-Überganges durch Ätzen entfernt
werden, um Transistoren sehr geringer Abmessungen zu erhalten. Obwohl Mesatransistoren in weitem
Umfang in die Technik Eingang gefunden haben, haben sie den Nachteil, daß der durch das Ätzen
freigelegte Übergang und ebenso der andere Übergang besonders empfindlich gegen Verunreinigungen
oder Angriffe anderer Art während der nachfolgen- Schritte des Herstellungsverfahrens sind.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber möglich, einen Transistor herzustellen,
der die sehr geringen Abmessungen der Mesa bauart hat, aber dieser gegenüber den Vorteil hat,
daß das Ganze jederzeit völlig in dem Halbleiterkörper eingebettet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Ver-
fahren sind die Transistorübergänge stets völlig geschützt, und zwar durch ein Oxydschicht, die gleichzeitig mit dem Transistorübergang während der Dif
fusion bei hohen Temperaturen ausgebildet wird, so daß keine Verunreinigung der Transistorübergänge
während oder nach der Herstellung möglich ist. Da durch ist in vorteilhafter Weise eine der Hauptursachen
für das Versagen eines Transistors ausgeschaltet.
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die obigen Probleme und auch noch eine Reihe an
derer Probleme zu lösen, die in der Technik der Transistoren bisher auftraten. Es ist bei der Herstellung von Transistoren nicht ungewöhnlich, daß das
Halbleitermaterial an den äußeren Flächen oxydiert wird, und es ist üblich, diese äußere Schicht bei der
Herstellung, z. B. durch Ätzen, zu entfernen; es ist auch schon vorgeschlagen worden, einen bestimmten
Teil dieser äußeren Schicht auf der Transistorober fläche als Schutzschicht für Teile des Transistors beizubehalten. So ist es beispielsweise bei der Herstellung legierter Transistoren bekannt, einen Germaniumgrundkörper mit maskierenden Abdeckungen
aus Kupfer, korrosionsfestem Stahl oder Glimmer zu versehen und anschließend eine Schutzschicht, z. B.
Siliziumoxyd oder Magnesiumfluorid, durch Vaku umverdampfen aufzubringen. Entsprechend den bei
Legierungstransistoren bekannten Verfahren werden anschließend Pastillen aufgebracht, die gegen
über Germanium als Verunreinigungen wirken, und es erfolgen anschließend in üblicher Weise die Legierungsvorgänge, die zu einer Ausbildung der entsprechenden Zonen führen. Diese Legierungsvor
gänge sind also Schmelzvorgänge, und zwar im Gegensatz zu den Diffusionsvorgängen, wie sie bei Dif-
fusionstransistoren vorgenommen werden.
Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß es bei Legierungstransistoren verhältnismäßig einfach
ist, an der teilweise auf der Grundplatte verbleibenden Pastille anschließend einen Kontaktanschluß
durch Löten oder in ähnlicher geeigneter Weise auf zubringen. Bei Diffusionstransistoren liegen dem
gegenüber völlig andersartige Verhältnisse vor, da bei der Eindiffundierung der dampfförmig vorliegenden Fremdstoffe eine dünne Schicht aus Silizium-
oder Germaniumoxyd über der öffnung innerhalb der Abdeckung ausgebildet wird, und es ist daher
nicht möglich, einen Draht oder eine Kontaktelektrode durch eine solche Schicht mit dem eindiffundierten
Bereich des Halbleiterbauelementes zu verbinden. Aus diesem Grunde ist es üblich, die entsprechenden
Schichten auf der Oberfläche der Platte fortzuätzen, so daß ein Bereich freigelegt wird, an
dem eine Kontaktelektrode angebracht werden kann. Dieses Problem der Zugänglichkeit der verschiedenen
Bereiche der durch die Diffusionstechnik ausgebildeten Halbleiterbauelemente tritt bei Legierungstransistoren nicht auf. Normalerweise bildet sich
keinerlei Oxydschicht in irgendeiner Dicke auf der Pastille des zur Legierung verwendeten Metalls. Das
bedeutet also, daß sich bei Legierungstransistoren sowohl im Hinblick auf die Ausbildung der Übergangszonen
als auch insbesondere im Zusammenhang mit der Anbringung der Kontaktelektroden durchaus andersartige Fertigungs-, Isolations- und
Anschlußprobleme ergeben. Vor allem ist auch zu berücksichtigen, daß sich Legierungstransistoren von
den Diffusionstransistoren darin unterscheiden, daß bei Diffusionstransistoren wesentlich engere Toleranzen
der Dicke der Basiszone vorhanden sind, so daß Diffusionstransistoren für die Verwendung bei erheblich
höheren Frequenzen geeignet sind. Dieser Vorteil ist bei der gegenwärtigen Art der Verwendung
von Transistoren nahezu ausschlaggebend, jedoch muß er mit erheblichen technologischen Schwierigkeiten
erkauft werden. Die Erfindung ermöglicht einerseits die Vorteile der Diffusionstransistoren voll
auszuschöpfen und andererseits die sich hierbei einstellenden technologischen Schwierigkeiten zu beheben.
Durch ein neuartiges Herstellungsverfahren ist es dabei möglich, ein Halbleiterbauelement zu
schaffen, das es insbesondere auch gestattet, die bei Diffusionstransistoren auftretenden Isolationsprobleme
zu lösen, so daß die Übergänge in vollem Umfang geschützt sind, und zwar trotz sehr geringer
Abmessungen der Zonen, wobei sich günstige Kontaktverhältnisse ergeben.
Ferner ist es bei der Herstellung von Flächentransistoren bekannt, einen Siliziumkörper vom n-Leitfähigkeitstyp
einer Oberflächenbehandlung zu unterwerfen, wobei der Körper einer Temperatur von
etwa 1200° C ausgesetzt wird, und zwar in Anwesenheit einer Verunreinigung vom p-Leitfähigkeitstyp,
beispielsweise Aluminium, in einer inerten Atmosphäre. Hierdurch wird auf dem Siliziumgrundkörper
eine Schicht vom p-Leitfähigkeitstyp ausgebildet. Anschließend wird ein Teil der so gebildeten Schicht
mit einer Maske bedeckt, und es wird auf der so gebildeten Oberfläche eine Schicht vom n-Leitfähigkeitstyp
aufgebracht, und es erfolgt dann erneut eine Erhitzung in einer Argonatmosphäre. Bei diesem
bekannten Verfahren wird die Maskierung in einem ganz anderen Zusammenhang als bei der vorliegenden
Erfindung vorgenommen, und dieses Verfahren ermöglicht auch nicht, daß eine Eindiffundierung
von Fremdstoffen in einem von einer dauerhaft aufgebrachten schützenden Maskierung begrenzten Bereich
erfolgt, es ermöglicht auch nicht einen zuverlässigen und dauerhaften Schutz der Übergänge und
auch keine Lösung des Problems der Anbringung der Kontaktelektroden.
Auch ist es bekannt, bei der Anbringung von Kontakten an einem Halbleitergrundkörper in einer
maskierenden Abdeckung eine öffnung auf der oberen Fläche des Grundkörpers auszubilden und
dann ein Metall in die öffnung einzubringen, so daß
man eine Elektrode erhält. Oben auf der Maske und lierenden Schichten, insbesondere über den Ränder
erwähnten Elektrode wird durch Platierung eine dem der pn-Übergänge, nicht entfernt werden. Vorgrößere
Kontaktzone aus Metall gebildet. Hier han- zugsweise wird eine zusätzliche dritte öffnung in der
delt es sich also darum, einen metallischen, galva- ersten isolierenden Schicht außerhalb der zweiten
nischen Kontakt mit der freiliegenden Oberfläche des S Zone freigelegt und durch diese dritte öffnung eine
Grundkörpers zu bilden. Es ist dabei insbesondere ohmschen Kontaktelektrode der ersten Zone angevorgesehen,
die bisher verwendeten Kontaktdraht- bracht. Zweckmäßig wird als Halbleitermaterial SiIielektroden
zu ersetzen. Dieses Verfahren bezieht sich zium verwendet und die isolierende Schicht durch
jedoch nicht auf die Eindiffundierung von Fremd- Oxydation des Siliziums gebildet,
stoffen in den Halbleiterkörper durch eine Maske, io In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorge- und es sind auch keine Verfahrensschritte angegeben, sehen, daß durch eine neue Öffnung in der isoliedie geeignet wären, das der Erfindung zugrunde lie- renden Schicht im Bereich der zweiten Zone ein gende Problem zu lösen. weiterer Fremdstoff derart eindiffundiert wird, daß
stoffen in den Halbleiterkörper durch eine Maske, io In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorge- und es sind auch keine Verfahrensschritte angegeben, sehen, daß durch eine neue Öffnung in der isoliedie geeignet wären, das der Erfindung zugrunde lie- renden Schicht im Bereich der zweiten Zone ein gende Problem zu lösen. weiterer Fremdstoff derart eindiffundiert wird, daß
Nach einem älteren, nicht zum Stande der Tech- unter und neben der öffnung innerhalb des bereits
nik gehörenden Vorschlag ist vorgesehen, die Ober- 15 ausgebildeten pn-Überganges eine dritte Zone von
fläche eines Halbleiterkörpers mit einer die Ein- der gleichen Leitfähigkeit wie der des Halbleiterkördiffusion
des Dampfes eines Fremdstoffes verhindern- pers mit einem weiteren, sich zur isolierenden Schicht
den Oxydschicht zu beschichten und diese anschlie- erstreckenden pn-übergang ausgebildet wird, daß
ßend teilweise mit einer ätzbeständigen Maske zu wenigstens ein Teil einer bei dem Diffusionsvorgang
versehen, um dann die nicht maskierten Oberflächen- 20 in der Öffnung gegebenenfalls gebildeten isolierenden
teile der Oxydschicht wegzuätzen, die Maske zu ent- Schicht entfernt wird, daß eine weitere öffnung in
fernen und einen die Leitfähigkeit ändernden Fremd- der isolierenden Schicht über der zweiten Zone, aber
stoff in die vom Oxyd befreiten Oberflächenteile als außerhalb der dritten Zone freigelegt wird und
Dampf einzudiffundieren und schließlich die rest- daß dann durch die beiden so freigelegten öffnungen
liehen Teile der Oxydschicht zu entfernen. 25 Kontakte zu der zweiten und der dritten Zone ange-
Auch dieser Vorschlag ermöglicht noch keine bracht werden, wobei die anderen Teile der isolievollkommene
Lösung des Erfindungsproblems, näm- renden Schichten, insbesondere über den Rändern
lieh einerseits einer zuverlässigen Anbringung der der pn-Übergänge, nicht entfernt werden. Zweck-Kontaktelektroden
bei geringstem zur Verfügung mäßig wird die Schicht innerhalb der ersteren Öffstehenden
Raum und andererseits im Zusammen- 30 nung zugleich mit der Eindiffundierung von Fremdhang
damit die Schaffung »passivierter Flächen«, die stoff durch die Öffnung in den Halbleiterkörper auslediglich
durch die Aufrechterhaltung einer Schutz- gebildet, und es wird eine weitere Schicht einer isoschicht
über den Übergängen während und nach der lierenden Verbindung eines Halbleiters auf der HaIb-Bearbeitung
erhalten werden, so daß die charakte- leiteroberfläche innerhalb der neuen öffnung zuristischen
Eigenschaften des Transistors über sehr 35 gleich mit der Eindiffundierung eines Fremdstoffes
lange Zeiträume erhalten bleiben. Es ist im Gegen- durch die neue öffnung in den Halbleiterkörper austeil
vorgesehen, nach Abschluß der Ausbildung der gebildet. Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß die
Zonen die restlichen Teile der Oxydschicht zu ent- neue Öffnung seitlich versetzt innerhalb der zweiten
fernen. Zone ausgebildet wird, die durch den ersten pn-Über-
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Ver- 40 gang in den Halbleiter begrenzt ist, wobei durch die
fahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen Eindiffundierung eines Fremdstoffes in den HaIbmit
einem oder mehreren pn-Übergängen. Dies Ver- leiterkörper durch diese neue Öffnung eine dritte
fahren wird erfindungsgemäß so durchgeführt, daß Zone erzeugt wird, welche innerhalb der zweiten
die eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers vom er- Zone liegt und seitlich zu dieser versetzt ist.
sten Leitungstyp, der ersten Zone, mit einer ersten 45 Gemäß der Erfindung ist ein Halbleiterbauelement isolierenden Schicht, insbesondere aus einer isolie- mit einem oder mehreren pn-Übergängen vorgesehen, renden Verbindung eines Halbleitermaterials, be- welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die eine deckt wird, daß ein begrenzter Oberflächenbereich Oberfläche des Halbleiterkörpers vom ersten Leides Halbleiterkörpers als eine erste Öffnung in der tungstyp mit einer ersten isolierenden Schicht, insersten isolierenden Schicht freigelegt wird, daß dann 50 besondere aus einer isolierenden Verbindung eines durch die erste Öffnung ein dotierender Fremdstoff Halbleitermaterials, bedeckt ist und eine öffnung bis in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, so daß zur Halbleiteroberfläche aufweist, daß in dem Halbunter und neben der ersten öffnung eine zweite leiterkörper unter und neben der Öffnung eine zweite Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp in dem Zone entgegengesetzten Leitungstyps durch Ein-Halbleiterkörper sich ausbildet und sich der pn- 55 diffundieren von Fremdstoffen angeordnet ist, so daß Übergang bis zur isolierenden Schicht an der Ober- sich der pn-übergang unter der isolierenden Schicht fläche des Halbleiterkörpers erstreckt, daß eine bis an die isolierende Schicht erstreckt und vom zweite isolierende Schicht, insbesondere aus dem- Rand der öffnung etwa gleich der Dicke der zweiten selben Material wie die erste isolierende Schicht, auf Zone entfernt ist, daß eine zweite isolierende Schicht, der Halbleiteroberfläche innerhalb der ersten öff- 60 insbesondere aus demselben Material wie die erste nung ausgebildet wird, wenn nicht bei der Diffusion isolierende Schicht, auf der Halbleiteroberfläche inbereits eine zweite isolierende Schicht innerhalb der nerhalb der öffnung angebracht ist, daß eine kleinere ersten öffnung entstanden ist, daß dann eine klei- Öffnung in der zweiten isolierenden Schicht bis zur nere zweite Öffnung in der zweiten isolierenden Halbleiteroberfläche der zweiten Zone besteht, in Schicht bis zur Oberfläche der zweiten Zone ange- 65 der eine ohmsche Kontaktelektrode auf der zweiten bracht wird, daß eine ohmsche Kontaktelektrode an Zone angebracht ist.
sten Leitungstyp, der ersten Zone, mit einer ersten 45 Gemäß der Erfindung ist ein Halbleiterbauelement isolierenden Schicht, insbesondere aus einer isolie- mit einem oder mehreren pn-Übergängen vorgesehen, renden Verbindung eines Halbleitermaterials, be- welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die eine deckt wird, daß ein begrenzter Oberflächenbereich Oberfläche des Halbleiterkörpers vom ersten Leides Halbleiterkörpers als eine erste Öffnung in der tungstyp mit einer ersten isolierenden Schicht, insersten isolierenden Schicht freigelegt wird, daß dann 50 besondere aus einer isolierenden Verbindung eines durch die erste Öffnung ein dotierender Fremdstoff Halbleitermaterials, bedeckt ist und eine öffnung bis in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, so daß zur Halbleiteroberfläche aufweist, daß in dem Halbunter und neben der ersten öffnung eine zweite leiterkörper unter und neben der Öffnung eine zweite Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp in dem Zone entgegengesetzten Leitungstyps durch Ein-Halbleiterkörper sich ausbildet und sich der pn- 55 diffundieren von Fremdstoffen angeordnet ist, so daß Übergang bis zur isolierenden Schicht an der Ober- sich der pn-übergang unter der isolierenden Schicht fläche des Halbleiterkörpers erstreckt, daß eine bis an die isolierende Schicht erstreckt und vom zweite isolierende Schicht, insbesondere aus dem- Rand der öffnung etwa gleich der Dicke der zweiten selben Material wie die erste isolierende Schicht, auf Zone entfernt ist, daß eine zweite isolierende Schicht, der Halbleiteroberfläche innerhalb der ersten öff- 60 insbesondere aus demselben Material wie die erste nung ausgebildet wird, wenn nicht bei der Diffusion isolierende Schicht, auf der Halbleiteroberfläche inbereits eine zweite isolierende Schicht innerhalb der nerhalb der öffnung angebracht ist, daß eine kleinere ersten öffnung entstanden ist, daß dann eine klei- Öffnung in der zweiten isolierenden Schicht bis zur nere zweite Öffnung in der zweiten isolierenden Halbleiteroberfläche der zweiten Zone besteht, in Schicht bis zur Oberfläche der zweiten Zone ange- 65 der eine ohmsche Kontaktelektrode auf der zweiten bracht wird, daß eine ohmsche Kontaktelektrode an Zone angebracht ist.
der zweiten Zone in der kleineren zweiten Öffnung Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist in
angebracht wird und daß die anderen Teile der iso- der zweiten isolierenden Schicht eine weitere zweite
kleine öffnung angebracht, unter und neben der eine dritte Zone vom ersten Leitungstyp mit einer weiteren
ohmschen Kontaktelektrode auf der Oberfläche sich befindet.
Gegenüber den bekannten bzw. älteren Halbleiterbauelementen
beruht die Erfindung demnach auf einem andersartigen Lösungsgedanken. Insbesondere
bietet sie gegenüber den Legierungstransistoren den Vorteil, daß bei dem erfindunpgemäß angewandten
Diffusionsverfahren die Geometrie der Übergänge der Transistoren und Dioden sehr genau beherrscht
werden kann, wobei nicht nur die Tiefe beim Ein dringen der Verunreinigungen in der gewünschten
Weise eingestellt werden kann, sondern in vorteilhafter Weise auch die seitliche Ausdehnung und Aus
bildung. Man ist dadurch in die Lage versetzt, die Halbleiterbauelemente so anzufertigen, daß sie jede
gewünschte Charakteristik oder Funktion erhalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt gegen über dem erwähnten älteren Vorschlag darin, daß
die isolierende Schicht, die als Maskierung beim Diffusionsvorgang verwendet wurde, in der Regel
eine Oxydschicht, nicht wie bei dem älteren Vor schlag entfernt wird, sondern auf den Übergängen
dauernd verbleibt. Sie bleibt insbesondere auch wäh rend der Anbringung oder Ausbildung der Elektroden
erhalten, so daß auch im Anschluß an diese Arbeitsgänge die durch den Diffusionsvorgang entstandenen
Übergänge niemals irgendwelchen Ver schmutzungen oder Verunreinigungen ausgesetzt
sind.
Die Erfindung ermöglicht also, daß die bisher bei Diffusionstransistoren auftretenden Schwierigkeiten,
nämlich insbesondere die Änderung charakteristischer Eigenschaften auf Grund von Oberflächen
effekten, behoben werden können; auch eine Ände rung dieser Eigenschaften im Laufe der Zeit, wie
dies bei einem sehr großen Teil der bisherigen Tran sistoren infolge von Veränderungen der Oberflächen-
eigenschaften zu beobachten war, kann nun behoben werden. Insbesondere im Hinblick auf Hochfrequenz
transistoren, bei denen extrem geringe Abmessungen von größter Bedeutung für die gewünschten Betriebseigenschaften
sind, war es bisher außerordentlich schwierig, die entsprechenden Kontakte an den verschiedenen
Zonen sicher anzubringen und dabei einen optimalen Oberflächenschutz des Transistors
zu erhalten. Die sogenannten Mesatransistoren, bei denen ein Teil des Grundkörpers fortgeätzt wurde,
um eine hinreichend große freiliegende Fläche für die galvanische Kontaktgabe bei den verschiedenen
Zonen herzustellen, ergaben noch keine endgültige Lösung. Die Erfindung bietet demgegenüber den
Vorteil, daß die Notwendigkeit von Ätzvorgängen, wie sie bei den Mesatransistoren angewendet wer
den, entfällt und statt dessen eine ebene Ausbildung des Transistors ermöglicht wird, bei der alle Elek
troden auf der gleichen Seite des Transistors eine Kontaktgabe ermöglichen.
Zusammenfassend sei gesagt, daß durch die Erfindung die gegenwärtige Entwicklung in Richtung auf
die Planartransistoren, im Gegensatz zu den Mesa transistoren, ermöglicht wurde. Durch die erfindungsgemäßen
Verfahren sind nicht nur außerordentlich geringe Abmessungen der Transistorzonen erreichbar,
so daß maximal hohe Frequenzen durch den Transistor erreicht werden können, sondern auch
die besonders vorteilhafte Möglichkeit eines Schutzes der pn-Übergänge an der Oberfläche bewirkt in besonders
vorteilhafter Weise eine völlige Unabhängigkeit von Oberflächeneffekten. Es ist bekannt, daß
die Oberflächeneigenschaften eines Transistors die Transistorcharakteristik sehr stark beeinflussen und
sich mit dem Alter des Transistors ändern. Planartransistoren der erfindungsgemäß vorgesehenen Art
weisen solche Nachteile nicht auf. Das bedeutet also, daß ihre Eigenschaften wesentlich genauer überwacht
und beeinflußt werden können als es bisher der Fall war, und sie sind daher insbesondere nicht
abhängig von dem Alter oder der Umgebung des Transistors.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung kann der Fachman der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung entnehmen. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme
auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen dargestellt ist, soll dies keine Einschränkung
der Anwendbarkeit oder des Schutzumfanges der Erfindung darstellen.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen ist die Erfindung sowohl bei Dioden als auch bei Anordnungen
mit einer größeren Zahl von Elementen in vorteilhafter Weise anwendbar. Obwohl die bei
der Herstellung von Hochfrequenz-Trioden-Transistoren auftretenden Probleme normalerweise schwerer
lösbar sind als diejenigen Probleme, die bei der Herstellung von Dioden auftreten, bietet die vorliegende
Erfindung auch bei der Herstellung von Dioden-Halbleitern wesentliche Vorteile. Die vorliegende
Erfindung kann bei einer Vielzahl von Halbleiterstoffen angewendet werden, jedoch ist eine Verwendung
in erster Linie bei Silizium-Transistoren zweckmäßig, und aus diesem Grunde bezieht sich die folgende
Beschreibung auf diesen Anwendungsfall.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Platte aus Halbleitermaterial, bei der die abdeckende Schicht
innerhalb der dargestellten Kreise entfernt ist;
F i g. 2, 3 und 4 zeigen Schnittansichten durch eine Halbleiter-Diodenanordnung in verschiedenen Herstellungsstufen
gemäß der Erfindung;
Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 zeigen Schnitte durch eine Halbleiter-Triodenanordnung oder einen Transistor,
wobei verschiedene Herstellungsstufen gemäß der Erfindung dargestellt sind,
Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch einen Transistor, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellt ist.
Es sei zunächst auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen,
um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Transistoren oder anderen Halbleiterbauelementen
zu beschreiben. In den erwähnten Darstellungen ist eine als Diode zu verwendende
Halbleiteranordnung bei verschiedenen vorgesehenen Herstellungsstufen gezeigt. Die Fig. 1 zeigt eine
Platte 11 aus Halbleitermaterial, z. B. Silizium, mit einem bestimmten dotierenden Fremdstoff, z. B.
einem η-Typ erzeugenden Stoff. Entsprechend einem Verfahrensschritt gemäß der Erfindung ist die Platte
11 mit einer Schicht 12 versehen, die die obere Fläche der Platte völlig bedeckt. Vorzugsweise besteht diese
Schicht aus einem Siliziumoxyd, und es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung einer solchen
Schicht nach dem Stande der Technik bekannt; so ist es z. B. möglich, zu diesem Zweck die Silizium-
9 10
platte der Einwirkung von Feuchtigkeit und Luft Temperatur von 373° C des Gold-Siliziums liegen,
auszusetzen oder man kann ein oxydierendes Mittel und er hat den Zweck, elektrische Störungen und
verwenden, z. B. Wasserstoffhyperoxyd od. dgl. Unstetigkeiten an der Verbindungsstelle zu ver-Durch
Ausbildung einer Anzahl von Öffnungen 13 meiden. Während der Herstellung der als Diode zu
in der Schicht 12 ist diese Oxydschicht nach Art 5 verwendenden beschriebenen Halbleiteranordnung
einer Maske ausgebildet. Die Entfernung der Oxyd- bleibt die auf dem Silizium ausgebildete Oxydschicht
schicht innerhalb der dargestellten Kreise oder Öff- in jedem Zeitpunkt erhalten, außer an denjenigen
nungen 13 kann durch fotografische Verfahren oder Oberflächenstellen, die für die galvanischen Elektrodurch
Ätzung, z.B. mit Fluorwasserstoff, erfolgen. den der Anordnung benötigt werden. Man erhält
Beim Fertigungsgang einer maskenartig abgedeckten io dann eine Diodenanordnung, die völlig geschützt ist,
Platte entsprechend der Fig. 1 kann in der Weise und zwar insbesondere an dem pn-übergang, so daß
vorgegangen werden, daß die Platte in Segmente auf- Verunreinigungen und mögliche elektrische Abgeteilt
wird, so daß man einzelne Teile getrennter leitungen vermieden werden, die sich bei der BeDioden
erhält; es ist jedoch andererseits auch mög- handlung der Anordnung und der Reinigung und
lieh, eine Anzahl der Dioden auf der Platte 11 aus- 15 Einkapselung während der nachfolgenden Weiterzubilden
und die Platte anschließend in getrennte bearbeitung der Diode ergeben können. Von be-Diodeneinheiten
zu zerlegen. sonderer Bedeutung ist, daß die Oxydschicht nur
Die Fig. 2 zeigt eine einzelne kleine Platte 14, innerhalb der ursprünglichen Öffnung 13 während
die von der größeren Platte 11 abgeschnitten ist und der Herstellung der Diode entfernt wird, während
eine maskierende Schicht 12 aufweist, welche mit 20 bei allen anderen Teilen der Anordnung eine durch-
einer Mittelöffnung 13 versehen ist, die die obere gehende Schutzschicht aus Siliziumoxyd vor-
Fläche der Platte an dieser Stelle freigibt. Als weite- handen ist.
rer Verfahrensschritt bei der Herstellung der Halb- Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 9 wird nun
leiterdiode wird ein Fremdstoff auf der oberen das Verfahren im Zusammenhang mit der Herstel-Fläche
der Platte 4 innerhalb der Öffnung 13 an- 25 lung von Siliziumtransistoren beschrieben, die einem
geordnet. Bei einer Siliziumplatte vom n-Leitfähig- doppelten Diffusionsvorgang unterworfen werden,
keitstyp wird als Fremdstoff einer der zu diesem Als erster Verfahrensschritt wird eine Schicht 31
Zweck bekannten Stoffe verwendet, welche Vorzugs- aufgebracht, die z. B. aus Siliziumoxyd besteht und
weise mit Silizium legiert werden; der Platte und wenigstens die obere Fläche einer Siliziumplatte 32
dem Fremdstoff wird Hitze zugeführt, wie durch 30 bedeckt, die z. B. aus η-Silizium bestehen möge. In
den Pfeil 16 angedeutet ist. Wenn genügend Hitze dieser Oxydschicht 31 wird eine öffnung 33 auszugeführt
wird, um die Platte auf eine entsprechende gespart, die z. B. durch fotografische Verfahren oder
Temperatur zu bringen, ergibt sich eine Diffusion des durch Ätzung der Schicht erzeugt werden kann, und
Fremdstoffes in die Platte 14, so daß man eine Zone die Lage der Öffnung in der Schicht 31 wird so be-17
aus p-Silizium innerhalb der Platte erhält. Zwi- 35 messen, daß sie die vorgesehene Stellung auf der
sehen diesen beiden Siliziumtypen, aus denen die Basiszone des Transistors einnimmt. Die mit der
Platte 14 nun besteht, ist in bekannter Weise ein öffnung versehene Schicht 31 dient als Schutzschicht
Übergang 18 gebildet worden, welcher die erwünsch- oder Maske für die Transistoroberfläche und die
ten elektrischen Eigenschaften hat. Während der Übergänge sowie zur Begrenzung der seitlichen
Diffusion des Fremdstoffes in die Siliziumplatte 14 40 Diffusion der Fremdstoffe in die Platte. Die Schicht
wird normalerweise eine Oxydation von Oberflächen- besteht also aus einem Material, in" das die zu versilizium
stattfinden, so daß entsprechend der Dar- wendenden Fremdstoffe während der Herstellung des
stellung der F i g. 3 der obere Teil völlig von einer Transistors nicht während der nachfolgenden Ver-Oxydschicht
19 abgedeckt ist. fahrensschritte eindiffundieren können und welches
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die auf- 45 nicht nur als Schutzschicht an der Platte fest anliegt,
getragene Oxydschicht 19 innerhalb der öffnung 13 sondern auch keine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
dann z.B. durch Ätzung mit Fluorwasserstoff oder Auf der oberen Fläche der Platte 32, die bei der
anderen geeigneten Mitteln entfernt, so daß die öffnung 33 in der abdeckenden Schicht 31 freigelegt
Oberfläche des p-Siliziums 17 mit dem Übergang ist, wird eine vorgegebene Menge eines geeigneten
zwischen diesem und dem η-Silizium noch durch die 50 Fremdstoffes angeordnet, z. B. als Siliziumlegierung,
ursprüngliche abdeckende Schicht 12 bedeckt ist. und es wird entsprechend den Pfeilen 34 Hitze zu-Der
Herstellungsgang der Diode kann dann fort- geführt, so daß der Fremdstoff in die Platte 32
gesetzt werden, indem eine galvanische Elektrode 21 diffundiert und eine p-Basisschicht 36 bildet. In übauf
die Oberfläche der Platte innerhalb der öffnung licher Weise wird durch gesteuerte Erhitzung und
13 aufgebracht wird, und es kann eine ähnliche 55 Abkühlung des Transistors ein Übergang 37 erzeugt,
Elektrode 22 an der unteren Seite der Platte an- welcher zwischen der Basiszone 36 und der Platte 32
gebracht werden. Diese galvanischen Elektroden liegt, wobei der obere Teil des Übergangs unterhalb
können in üblicher Weise durch die bekannten der Oxydschicht 31 liegt, wie z. B. aus der F i g. 6
Plattierungs- oder Belegungsverfahren hergestellt hervorgeht. Da die Siliziumtechnologie aus der
werden, wobei z. B. Gold od. dgl. auf das Silizium 60 Literatur bekannt ist, sei in diesem Zusammenhang
aufgebracht wird, und es werden dann elektrische lediglich erwähnt, daß η-Silizium durch Einbau
Anschlüsse oder Drähte 23 und 24 an der Einrich- eines Stoffes erhalten werden kann, der aus der
tung befestigt, indem diese mit den galvanischen Gruppe V des Periodischen Systems ausgewählt
Elektroden 21 und 22 und der anzuschließenden wird, während p-Silizium durch Einbau eines Stoffes
Siliziumschicht 17 am oberen Teil und 14 am unte- 65 aus der Gruppe III erhalten werden kann,
ren Teil durch einen Schmelzvorgang verbunden Während oder nach der Ausbildung der Basiswerden. Dieser Schmelzvorgang wird bei Tempera- zone 36 in der Platte 32 und der Ausbildung eines türen vorgenommen, die über der eutektischen Übergangs 37 zwischen den erwähnten Teilen, wird
ren Teil durch einen Schmelzvorgang verbunden Während oder nach der Ausbildung der Basiswerden. Dieser Schmelzvorgang wird bei Tempera- zone 36 in der Platte 32 und der Ausbildung eines türen vorgenommen, die über der eutektischen Übergangs 37 zwischen den erwähnten Teilen, wird
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ein zusätzlicher Teil der Oxydschicht 31, wie unter schließend werden Anschlüsse 44, 46 und 47 in er-Bezugszeichen
38 der F i g. 7 dargestellt ist, aus- wähnter Weise an den verschiedenen Teilen des
gebildet. Die zusätzliche abdeckende Schicht 38 er- Transistors durch die öffnungen 33, 42 und 43 an-
weitert die Oxydschicht über einen weiteren Teil der gebracht. Dabei können die üblichen Auftragungs-Basiszone
36 und deckt diese ab, so daß die zweite 5 verfahren verwendet werden, um die elektrischen
Zone des in den Transistor zu diffundierenden Leiter mit dem Halbleiterkörper zu verbinden. Da
Stoffes sich nicht über die beiden Enden der Basis- die Transistor-Übergänge auf der oberen Fläche des
zone hinaus erstrecken kann. Wenn die so ver- Transistors völlig bedeckt und geschützt sind, kann
größerte abdeckende Schicht 31 auf der oberen durch die Auftragung oder die Schmelzung kein
Fläche der Platte 32 angeordnet ist und einen io elektrischer Kurzschluß oder kein sonstiger Schaden
wesentlichen Teil der Basiszone 36 abdeckt, wird in an den Übergängen auftreten,
den Transistorkörper eine zweite Zone 39 durch An- Es bedarf keiner eingehenderen Erwähnung, dafc Ordnung eines geeigneten Fremdstoffes oder einer das Siliziumoxyd, das die abdeckende Schicht 31 entsprechenden Legierung oben auf der Basiszone auf der Transistorplatte 32 bildet, nicht mit den aufgebracht, und durch die Zuführung von Hitze 15 Fremdstoffen reagiert, die zur Ausbildung der ver- werden die Platte und der Fremdstoff auf Diffusions- schiedenen Halbleitermaterialien verwendet werden. temperatur gebracht. In üblicher Weise wird die In diesem Zusammenhang muß jedoch darauf ge Diffusion der Fremdstoffe in die Platte im Hinblick achtet werden, daß kein Gallium als Fremdstoff der auf die Schnelligkeit des Vorgangs und das Ausmaß Elemente der Gruppe III zur Diffusion in das SiIi- der Diffusion genau überwacht und gesteuert, so daß 20 zium verwendet wird, weil dieses Element mit SiIisich ein zweiter Transistorübergang 41 zwischen ziumoxyd reagiert und daher die abdeckende einer Emitterzone 39 und der Basiszone 36 ergibt. Schicht nicht geeignet sein würde, die seitliche Aus- Wie die Fig. 8 zeigt, ist die Emitterzone 39 in die Ba- dehnung der Diffusion des Fremdstoffes zu begren- siszone36 eingebettet, und der Übergang 41 erstreckt zen. Praktisch alle Fremdstoffe, die als diffundie- sich bis zu der oberen Fläche der Platte unterhalb 35 rende Stoffe im Zusammenhang mit Silizium in Be- der abdeckenden Schicht 38 bei der dort Vorhände- tracht kommen, reagieren nicht mit der verwendeten nen kleineren öffnung. Aus der in der Fig. 8 dar- Oxydschicht, und das erfindungsgemäße Verfahren gestellten Anordnung geht femer hervor, daß sich ist daher nur insoweit begrenzt, als das Element dann eine abweichende Ausbildung des zweiten ein- Gallium auszuschließen ist.
den Transistorkörper eine zweite Zone 39 durch An- Es bedarf keiner eingehenderen Erwähnung, dafc Ordnung eines geeigneten Fremdstoffes oder einer das Siliziumoxyd, das die abdeckende Schicht 31 entsprechenden Legierung oben auf der Basiszone auf der Transistorplatte 32 bildet, nicht mit den aufgebracht, und durch die Zuführung von Hitze 15 Fremdstoffen reagiert, die zur Ausbildung der ver- werden die Platte und der Fremdstoff auf Diffusions- schiedenen Halbleitermaterialien verwendet werden. temperatur gebracht. In üblicher Weise wird die In diesem Zusammenhang muß jedoch darauf ge Diffusion der Fremdstoffe in die Platte im Hinblick achtet werden, daß kein Gallium als Fremdstoff der auf die Schnelligkeit des Vorgangs und das Ausmaß Elemente der Gruppe III zur Diffusion in das SiIi- der Diffusion genau überwacht und gesteuert, so daß 20 zium verwendet wird, weil dieses Element mit SiIisich ein zweiter Transistorübergang 41 zwischen ziumoxyd reagiert und daher die abdeckende einer Emitterzone 39 und der Basiszone 36 ergibt. Schicht nicht geeignet sein würde, die seitliche Aus- Wie die Fig. 8 zeigt, ist die Emitterzone 39 in die Ba- dehnung der Diffusion des Fremdstoffes zu begren- siszone36 eingebettet, und der Übergang 41 erstreckt zen. Praktisch alle Fremdstoffe, die als diffundie- sich bis zu der oberen Fläche der Platte unterhalb 35 rende Stoffe im Zusammenhang mit Silizium in Be- der abdeckenden Schicht 38 bei der dort Vorhände- tracht kommen, reagieren nicht mit der verwendeten nen kleineren öffnung. Aus der in der Fig. 8 dar- Oxydschicht, und das erfindungsgemäße Verfahren gestellten Anordnung geht femer hervor, daß sich ist daher nur insoweit begrenzt, als das Element dann eine abweichende Ausbildung des zweiten ein- Gallium auszuschließen ist.
diffundierten Teils 39 in der Weise ergibt, daß dieser 30 Es sei noch erwähnt, daß bei dem beschriebenen
von der Mitte der Basiszone36 abgesetzt ist. Diese Verfahrenzur Herstellung eines Trioden-Transistors
gegenseitige Lage de* Zonen ist besonders vorteil- mit doppelter Siliziumdiffusion bei einer unvermeid-
haft, weil, wie die F i g. 9 zeigt, dann ein Teil der baren Ausbildung eines Oxydbelages auf der
abdeckenden Schicht, 31 entfernt und eine öffnung oberen Fläche der Platte an Punkten, an denen dies
42 gebildet werden kann, die sich unmittelbar über 35 nicht erwünscht ist, eine nachfolgende Entfernung
dem Teil der Basiszone befindet, der seitlich der dieser Schicht erfolgt. Betrachtet man beispielsweise
Emitterzone 39 liegt Auf diese Weise erhält man die Herstellung der Basiszone 36 durch Diffusion des
einen stabilen Kontaktbereich der Basiszone 36 an gewählten Stoffes in die Platte 32, so erhält man eine
der Oberfläche des Transistors für die Anbringung dünne Oxydschicht über der Basiszone des Tran-
der galvanischen Elektroden. Von Bedeutung ist in 40 sistors, und diese Schicht wird dann, wenigstens teil-
diesem Zusammenhang, daß die Schicht 31 nicht von weise, durch Ätzung oder fotografische Verfahren
der oberen Fläche des Transistors oberhalb des entfernt.
Emitter-Basis-Übergangs 41 entfernt wird, sondern Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
sie bleibt dort erhalten, so daß dieser Übergang ge- Transistor, der einem doppelten Diffusionsvorgang
gen unbeabsichtigte' Kurzschlüsse oder andere 45 unterworfen ist, sei nun auf die F i g. 10 Bezug geSchäden
bei dem nachfolgenden Herstellungsverfah- nommen, in der ein solcher Transistor im Schnitt
ren geschützt ist. Der Übergang 41 ist jedoch nicht dargestellt ist. Wie aus dieser Figur erkennbar ist,
nur an den erwähnten Punkten bedeckt, sondern ei weist der Transistor eine Kollektorscheibe oder
ist zusätzlich durch die Oxydschicht 31 an allen Platte 32 auf, die beispielsweise aus η-Silizium be
anderen Punkten der Oberfläche der Platte völlig ab- 50 stehen möge. Am oberen Teil dieser Kollektorplatte
gekapselt. Ebenso ist der Basis-Kollektor-Übergang 32 ist eine dünne Basiszone 36 vorhanden, welche
37 durch die Oxydschicht 31 auf dem Transistor voll aus Silizium des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps
bedeckt. Auf diese vorteilhafte Weise erhält man besteht, also im vorliegenden Fall aus p-Silizium.
einen erheblich verbesserten Transistor, bei dem Oben auf der Basiszone 36 ist eine Emitterzone oder
unbeabsichtigte Schäden oder Kurzschließungen der 55 ein Punkt 39 aus η-Silizium angeordnet, der sehr
Übergänge völlig ausgeschaltet sind. Es werden dann klein ist. Die Erfindung ist insbesondere geeignet für
in üblicher Art galvanische Elektroden an der Emit- Anwendungen bei hohen Frequenzen, bei denen die
ter-, Basis- und Kollektorzone angebracht. In die- Transistorteile sehr geringe Dimensionen haben
sem Zusammenhang sei hervorgehoben, daß es mög- müssen. So kann bei Anwendung der Erfindung die
lieh ist, eine galvanische Elektrode an der Kollektor- 60 seitliche Ausdehnung der Emitterzone kleiner als
zone an der oberen Fläche anzubringen, so daß man etwa 1 mm sein und die Dicke der Basiszone zwi-
einen Transistor herstellen kann, bei dem alle Elek- sehen der Emitter- und Kollektorzone kann in der
troden auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers Größenordnung eines Mikrons liegen.
liegen. Dies ist im vorliegenden Fall dadurch mög- Auf der oberen Fläche der Platte 32 ist die Oxyd lich, daß man eine zusätzliche öffnung 43 in der 65 schicht 31 angeordnet, welche sowohl den Emitter- Schicht 31 vorsieht, die seitlich der Basisöffnung 42 Basis-Übergang 41 als auch den Basis-Kollektor- liegt, und man kann den gewünschten Teil der Übergang 37 voll bedeckt, öffnungen 33, 42 und 43, Kollektorzone zu diesem Zweck oben freilegen. An- die sich in dieser Oxydschicht 31 befinden, ermög-
liegen. Dies ist im vorliegenden Fall dadurch mög- Auf der oberen Fläche der Platte 32 ist die Oxyd lich, daß man eine zusätzliche öffnung 43 in der 65 schicht 31 angeordnet, welche sowohl den Emitter- Schicht 31 vorsieht, die seitlich der Basisöffnung 42 Basis-Übergang 41 als auch den Basis-Kollektor- liegt, und man kann den gewünschten Teil der Übergang 37 voll bedeckt, öffnungen 33, 42 und 43, Kollektorzone zu diesem Zweck oben freilegen. An- die sich in dieser Oxydschicht 31 befinden, ermög-
lichen die Anschlüsse zu der Emitter-, Basis und Kollektorzone des Transistors, so daß alle galvanischen
Elektroden auf der oberen Fläche des Transistors angebracht werden können. Es ist daher eine
Elektrode mit einem elektrischen Leiter 44 oben an dem Emitter 39 angebracht, während ein zweiter Anschluß
mit der Leitung 46 durch die Öffnung 42 in Verbindung mit der oberen Fläche der Basiszone 36
steht. In entsprechender Weise ist ein dritter Anschluß mit einem elektrischen Leiter 47 elektrisch
und mechanisch mit der oberen Fläche der Kollektorzone 32 durch die Öffnung 43 verbunden. Der in
der F i g. 10 dargestellte Transistor eignet sich sehr gut für die Anwendung bei hohen Frequenzen und
er ist außerdem vollkommen gegen Kurzschlüsse der Übergänge geschützt, wie sie sonst bei der Herstellung
auftreten könnten. Wenn auch diese Transistorbauart gut geeignet ist, um einen Anschluß an der
Kollektorzone am gemeinsamen oberen Teil des Transistors anzubringen, kann der Kollektoranschluß
ebenfalls auch an der unteren Fläche der Platte 32 angebracht werden, wie es z. B. bei der Herstellung
der bereits beschriebenen Dioden der Fall war.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern es können im Rahmen fachmännischen Handelns geeignete Abänderungen vorgenommen
werden. So ist beispielsweise bei der obigen Beschreibung bei dem beschriebenen Verfahren und
dem Transistor auf einen npn-Transistor Bezug genommen, während die Erfindung in praktisch
gleicher Weise auch auf pnp-Transistoren anwendbar ist.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einem oder mehreren pn-Übergängen,
dadurch gekennzeichnet, daß die eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers vom
ersten Leitungstyp, der ersten Zone, mit einer ersten isolierenden Schicht, insbesondere aus
einer isolierenden Verbindung eines Halbleitermaterials, bedeckt wird, daß ein begrenzter Oberflächenbereich
des Halbleiterkörpers als eine erste Öffnung in der ersten isolierenden Schicht freigelegt wird, daß dann durch die erste Öffnung
ein dotierender Fremdstoff in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, so daß unter und
neben der ersten Öffnung eine zweite Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp in dem Halbleiterkörper
sich ausbildet und sich der pn-übergang bis zur isolierenden Schicht an der Oberfläche
des Halbleiterkörpers erstreckt, daß eine zweite isolierende Schicht, insbesondere aus demselben
Material wie die erste isolierende Schicht, auf der Halbleiteroberfläche innerhalb der ersten
Öffnung ausgebildet wird, wenn nicht bei der Diffusion bereits eine zweite isolierende Schicht
innerhalb der ersten Öffnung entstanden ist, daß dann eine kleinere zweite Öffnung in der zweiten
isolierenden Schicht bis zur Oberfläche der zweiten Zone angebracht wird, daß eine ohmsche
Kontaktelektrode an der zweiten Zone in der kleineren zweiten Öffnung angebracht wird, und
daß die anderen Teile der isolierenden Schichten, insbesondere über den Rändern der
pn-Übergänge, nicht entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche dritte Öffnung
in der ersten isolierenden Schicht außerhalb der zweiten Zone freigelegt wird und daß durch
diese dritte Öffnung eine ohmsche Kontaktelektrode an der ersten Zone angebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial
Silizium verwendet wird und daß die isolierenden Schichten durch Oxydation des Siliziums
gebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Anbringung der ohmschen
Kontaktelektrode an der zweiten Zone in der zweiten Öffnung durch diese zweite Öffnung ein
weiterer dotierender Fremdstoff derart eindiffundiert wird, daß unter und neben der zweiten
Öffnung innerhalb der bereits ausgebildeten zweiten Zone eine dritte Zone vom gleichen
Leitungstyp wie die erste Zone mit einem weiteren, sich bis zu der isolierenden Schicht an der
Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckenden pn-übergang ausgebildet wird, daß wenigstens
ein Teil einer bei der Diffusion in der zweiten Öffnung gegebenenfalls gebildeten isolierenden
Schicht als vierte Öffnung entfernt wird, daß eine weitere, fünfte Öffnung in der isolierenden
Schicht über der zweiten Zone, aber außerhalb der dritten Zone freigelegt wird und daß dann
in den vierten und fünften Öffnungen Kontaktelektroden zu der zweiten und der dritten Zone
angebracht werden und daß die anderen Teile der isolierenden Schichten, insbesondere über
den Rändern der pn-Übergänge, nicht entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht innerhalb
der ersten Öffnung zugleich mit dem Eindiffundieren von Fremdstoff durch die erste Öffnung
in den Halbleiterkörper ausgebildet wird und daß die isolierende Schicht innerhalb der
zweiten Öffnung zugleich mit dem Eindiffundieren von Fremdstoff durch die zweite Öffnung in
den Halbleiterkörper ausgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnung
seitlich versetzt über der zweiten Zone ausgebildet wird, die durch den ersten pn-übergang
im Halbleiterkörper begrenzt ist, und daß durch Eindiffundieren eines Fremdstoffes in den Halbleiterkörper
durch diese zweite Öffnung eine dritte Zone erzeugt wird, welche innerhalb der zweiten Zone liegt, aber seitlich in dieser versetzt
ist.
7. Halbleiterbauelement mit einem oder mehreren pn-Übergängen, hergestellt nach einem
der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Oberfläche des Halbleiterkörpers
vom ersten Leitungstyp mit einer ersten isolierenden Schicht, insbesondere aus einer isolierenden
Verbindung eines Halbleitermaterials, bedeckt ist und eine erste Öffnung bis zur Halbleiteroberfläche
aufweist, daß in dem Halbleiterkörper unter und neben der ersten Öffnung eine zweite Zone entgegengesetzten Leitungstyps
durch Eindiffundieren von Fremdstoffen angeordnet ist, so daß sich der pn-übergang unter
der isolierenden Schicht bis an die isolierende
Schicht an der Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt und vom Rand der öffnung etwa gleich
der Dicke der zweiten Zone entfernt ist, daß eine zweite isolierende Schicht, insbesondere aus
demselben Material wie die erste isolierende Schicht, auf der Halbleiteroberfläche innerhalb
der ersten öffnung angebracht ist, daß eine kleinere, fünfte öffnung in der zweiten isolierenden
Schicht bis zur Halbleiteroberfläche der zweiten Zone besteht, in der eine ohmsche Kontaktelektrode
auf der zweiten Zone angebracht ist.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten isolierenden
Schicht eine weitere zweite kleine öffnung angebracht ist, unter und neben der eine
dritte Zone vom ersten Leitungstyp mit einer weiteren ohmschen Kontaktelektrode auf der
Oberfläche sich befindet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2796 562;
belgische Patentschrift Nr. 565 907;
britische Patentschrift Nr. 686 915.
USA.-Patentschrift Nr. 2796 562;
belgische Patentschrift Nr. 565 907;
britische Patentschrift Nr. 686 915.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 628/281 6.65 © Bundesdruckerei Berlin
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |