DE19948906C2 - Verfahren zum Herstellen tiefdiffundierter n-leitender Gebiete in einem p-dotierten Siliziumsubstrat - Google Patents
Verfahren zum Herstellen tiefdiffundierter n-leitender Gebiete in einem p-dotierten SiliziumsubstratInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen tiefdiffundierter n-leitender Gebiete (8, 9) in einem p-dotierten Siliziumsubstrat (1), bei dem für den n-Fremdstoff Schwefel verwendet wird, das in Silizium relativ rasch diffundiert.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel
len tiefdiffundierter n-leitender Gebiete in einem p-dotier
ten Siliziumsubstrat, bei dem die Gebiete durch Ionenimplan
tation eines n-Fremdstoffes und einen nachfolgenden Eintreib
schritt mit Einwirkung einer Eintreibtemperatur während einer
Eintreibzeit eingebracht werden.
Tiefdiffundierte n-leitende Gebiete in einem p-dotierten Si
liziumsubstrat werden bevorzugt zur Erhöhung der Durchbruch
spannung eines herzustellenden Halbleiterbauelementes benö
tigt, um bei diesem Halbleiterbauelement in lateraler Rich
tung eine alternierende p/n/p/n. . .-Struktur zur Erhöhung der
lateralen Sperrfähigkeit beispielsweise bei einem MOSFET zu
erzeugen.
Bisher werden derartige tiefdiffundierte n-leitende Gebiete
in solchen p/n/p/n. . .-Strukturen durch mehrstufige Epitaxie
prozesse mit zwischengeschalteten Implantationen von Bor-
Atomen realisiert. Mit anderen Worten, auf das p-dotierte Si
liziumsubstrat werden epitaktisch nacheinander mehrere Sili
ziumschichten abgeschieden, wobei in die Oberfläche, auf die
eine epitaktische Schicht aufgetragen wird, vor diesem Auf
tragen Bor-Atome implantiert werden, die nach Abscheiden der
jeweiligen epitaktischen Schicht durch eine Temperaturbehand
lung zur Diffusion in das Siliziumsubstrat bzw. die Silizium
schicht gebracht werden.
Ein derartiges Vorgehen zum Herstellen tiefdiffundierter n-
leitender Gebiete ist - bedingt durch die Anwendung mehrerer
Epitaxieprozesse und Implantationen - relativ aufwendig, was
sowohl die einzelnen Verfahrensschritte als auch die für die
se benötige Zeit anbelangt.
In der bislang noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung
DE 199 42 677 ist ein gattungsgemäßes Verfahren beschrieben,
bei dem als n-Dotierstoff Schwefel oder Selen verwendet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
dieses Verfahren weiterzubilden. Das Verfahren soll insbeson
dere auf einfache und rasche Weise ein Herstellen tiefdiffun
dierter n-leitender Gebiete in einem p-dotierten Siliziumsub
strat erlauben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für den n-Dotierstoff
Schwefel oder Selen vorgesehen ist und dass als Siliziumsub
strat eine Siliziumscheibe vorgesehen ist, in die die Gebiete
beidseitig so weit eingebracht werden, daß sie in der halben
Scheibentiefe der Siliziumscheibe einander überlappen.
Schwefel und auch Selen weisen in Silizium Donatoreigenschaf
ten auf und diffundieren darin relativ schnell, so daß mit
ihnen eine Tiefdiffusion ohne große Temperatur- bzw. Zeitbe
lastung des Siliziums realisiert werden kann. Es hat sich da
bei gezeigt, daß als Grundmaterial, in welches Schwefel oder
Selen eingebracht wird, in bevorzugter Weise p-dotierte Sili
ziumscheiben zu verwenden sind.
Die Schwefelatome lassen sich in das Silizium beispielsweise
durch eine maskierte Implantation von Schwefelionen mit einem
nachfolgenden Eintreibschritt eindiffundieren. Die Dotle
rungskonzentration von auf diese Weise hergestellten n-lei
tenden Gebieten läßt sich ohne weiteres über die Implantati
onsdosis der Schwefelionen sowie die Eintreibtemperatur und
die Eintreibzeit beim nachfolgenden Eintreibschritt steuern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für das Siliziumsubstrat
eine Siliziumscheibe vorgesehen wird und bei dieser Silizium
scheibe beidseitig eine maskierte Implantation von Schwefelionen
so vorgenommen wird, daß die auf diese Weise erzeugten
n-leitenden Gebiete sich in der halben Scheibentiefe einander
überlappen. Für die Maskierung bei der Implantation der
Schwefelionen können beispielsweise Siliziumdioxidschichten
oder auch Photolackschichten mit ausreichender Dicke verwen
det werden. Geeignete Dicken liegen dabei in Bereichen zwi
schen 0,5 und 2 µm, wobei ein Wert von 1 µm besonders geeig
net ist.
Selbstverständlich können bei einer Halbleiterscheibe die
Schwefelionen auch nur von einer Seite aus maskiert implan
tiert werden. Dies führt bei entsprechender Eindringtiefe al
lerdings zu einer erheblichen Steigerung der erforderlichen
Diffusionszeit, die im Vergleich zu der beidseitigen Implan
tation etwa den vierfachen Wert erreichen kann.
Für einen besseren Kontakt zu Metallschichten, die auf das
Halbleitersubstrat aufgetragen werden, kann bei dem mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten n-leitenden Gebiet
noch eine Randanhebung der n-Dotierung mittels beispielsweise
einer Phosphordiffusion mit geringer Eindringtiefe vorgenom
men werden. Mit anderen Worten, die Dotierungskonzentration
des mit Schwefel dotierten n-leitenden Gebietes wird an sei
ner Oberfläche noch durch Diffusion von beispielsweise Phos
phor oder einem anderen geeigneten n-leitenden Fremdstoff mit
geringer Eindringtiefe angehoben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er
läutert, in deren einziger Figur eine Halbleiterscheibe ge
zeigt ist, an der das erfindungsgemäße Verfahren vorgenommen
wird.
Eine Halbleiterscheibe 1 ist beidseitig mit Siliziumdioxid
schichten 2, 3 maskiert, in die Fenster 4, 5 eingebracht
sind. Anstelle der Siliziumdioxidschichten 2, 3 können auch
Photolackschichten oder andere geeignete Maskierungsschichten
verwendet werden.
Bei einer derartigen Halbleiteranordnung wird sodann eine Io
nenimplantation mit Schwefelionen vorgenommen, wie dies durch
Pfeile 6, 7 angedeutet ist. In dem gezeigten Beispiel erfolgt
dabei die Implantation von beiden Seiten der Siliziumscheibe
1, so daß nach einem entsprechenden Eintreibschritt mit Ein
wirkung einer Eintreibtemperatur während einer Eintreibzeit
n-leitende Gebiete 8, 9 in der p-leitenden Siliziumscheibe 1
entstehen.
Anstelle von Schwefelionen können gegebenenfalls auch Selen
ionen oder andere, relativ rasch in Siliziumscheiben diffun
dierende Ionen verwendet werden.
Gegebenenfalls können noch Kontaktdiffusionen mit beispiels
weise Phosphor vorgenommen werden, um höher dotierte n-lei
tende Bereiche 10 in beispielsweise den Fenstern 4 zu erzeu
gen. Eine derartige Randanhebung der n-Dotierung führt zu ei
nem besseren Kontakt zu einer in den Fenstern 4 später aufzu
bringenden Metallschicht aus beispielsweise Aluminium.
Die Schichtdicke für die Siliziumdioxidschichten 2, 3 beträgt
etwa 1 µm, was ausreichend ist, um die Implantation der
Schwefelionen (vgl. Pfeile 6) zu maskieren.
Die Gebiete 8, 9 werden soweit soweit in die p-
dotierte Siliziumscheibe 1 eingebracht, daß sie einander in
der halben Scheibentiefe überlappen. Auf diese Weise können
ohne großen Aufwand und rasch in lateraler Richtung der Sili
ziumscheibe 1 alternierende p/n/p/n. . .-Strukturen erzeugt
werden, wie sie für die Erzielung einer hohen lateralen
Sperrfähigkeit gewünscht werden.
1
Siliziumsubstrat
2
Siliziumdioxidschicht
3
Siliziumdioxidschicht
4
Fenster
5
Fenster
6
Schwefel-Ionenimplantation
7
Schwefel-Ionenimplantation
8
n-leitendes Gebiet
9
n-leitendes Gebiet
10
n-Verstärkung
Claims (4)
1. Verfahren zum Herstellen tiefdiffundierter n-leitender Ge
biete (8, 9) in einem p-dotierten Siliziumsubstrat (1),
bei dem die Gebiete (8, 9) durch Ionenimplantation eines
n-Fremdstoffes und durch einen nachfolgenden Eintreib
schritt unter Einwirkung einer Eintreibtemperatur während
einer Eintreibzeit eingebracht werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
für den n-Dotierstoff Schwefel oder Selen vorgesehen ist
und dass als Siliziumsubstrat eine Siliziumscheibe (1)
vorgesehen ist, in die die Gebiete (8, 9) beidseitig so
weit eingebracht werden, daß sie in der halben Scheiben
tiefe der Siliziumscheibe (1) einander überlappen.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ionenimplantation mittels einer Siliziumdioxid- oder
Photolackschicht (2, 3) maskiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gebiete durch Randanhebung (10) verstärkt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Siliziumdioxidschicht (2, 3) mit einer Schichtdicke
von 0,5 bis 2 µm, vorzugsweise 1 µm, versehen wird.
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