DE2057895A1 - Verfahren zur Herstellung von kompatiblen,durch Oxydschichten voneinander getrennten Halbleiterbauelementen in einem einzigen halbleiterkoerper - Google Patents

Description

Pcrfenfctnwalie

Dr.-Ing. Wilhelm Beichel Dipl-Ing. Wolfgang fioiciiel

6 Frankiuii a. M. 1

Parkslraite 13 6491

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, U.Y., VStA

Verfahren zur Herstellung von kompatiblen, durch Oxyschichten voneinander getrennten Halbleiterbauelementen in einem einzigen Halbleiterkörper.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Halbleiterkörpers mit mehreren gedrehten monokristallinen Halbleiterteilen von verschiedenem Leitfähigkeitstyp, die voneinander isoliert sind, und sie befasst sich insbesondere mit einem Verfahren zur Herstellung von kompatiblen, durch Oxydschichten voneinander getrennten Halbleiterbauelementen in einem einzigen Halbleiterkörper.

Mit Einführung der integrierten Schaltung ist es wünschenswert geworden, die integrierten Schaltungen so auszuführen, dass in einer einzigen Platte aus Halbleiterwerkstoff Halbleiterbauelemente entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, oeiopielweise PNP- und NPN-Transistoren entstehen. Da die Bauelemente von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp sind und in einem gemeinsamen Grundkörper gebildet worden sind, der nur einen Leitfähigkeitstyp aufweist, müssen sie innerhalb der Platte, die beispielsweise aus Silicium besteht, elektrisch voneinander isoliert werden. Einige Verfahren zur Isolierung der Bauelemente voneinander sind in der Technik bekannt, und sie beruhen darauf, dass Bereiche aus Halbleiterwerkstoff gebildet werden, die alle den gleichen Leit-

1 0982B/ 1510

BAD ORiGiNAi

fähigkeitstyp innerhalb der Platte aufweisen, und dass dünn die Bereiche des einen Leitfähigkeitstyps von denen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps mit einer Schicht aus Siliciumdioxyd voneinander isoliert werden. Nach den meisten bekannt-en Verfahren werden diese Bereiche gewöhnlich aus N-leit endein Siliciumwerkstoff hergestellt. Diese Bereiche aus N-Ieitendem Siliciumwerkstoff bildeten die Grundlagen für die herzustellenden Schaltungselemente und sie wurden dadurch gebildet, dass planare epitaxiale Diffusionsverfahren angewendet wurden, die in der Technik gut bekannt sind. Bei aktiven Schaltungselementen können die" N-leitenden Siliciumbereiche die Kollektorelektroden von NPN-Transistoren oder die N-leitende Schicht für eine PN-Diode bilden. Bei einem passiven Schaltungselement kann der IT-leitende Bereich einen Halbleiterwiderstand oder eine Elektrode eines diffundierten oder Dünnschichtkondensators bilden.

Wenn man eine integrierte Schaltung aufbauen will, die nicht nur Schaltungselemente enthält, die eine N-Ieitende Grundschicht erfordern, sondern auch Schaltungselemente, die eine ■ . P-leitende Grunaschicht erfordern, beispielweise wie ein PNP-Transistor, dann war es bisher üblich, die P-leitenden Siliciumbereiche zu erzeugen, wodurch die N-Leitfähigkeit in eine P-Leitfähigkeit überkompensiert wird. Wenn die Bereiche aus einem N-Ieitenden Werkstoff gebildet werden, der einen grossen Grad von N-Leitfähigkeit zeigt, dann reicht die Überkompensierung dieser Bereiche nicht dazu aus, eine P-leitende Schicht zu bilden, sodass ein gleichmässig gutausgebildeter P-Ieit ender Werkstoff entsteht. Wenn andererseits ein N-leitender Bereich durch den Überkompensierungsvorgang hergestellt wird, sodass eine P-leitende Schicht guter Qualität entsteht, dann werden die Eigenschaften der N-leitenden Grundschicht notwendigerweise aufgegeben werden müssen.

10982671510

Eis v/äre entsprechend wünschenswert ein kompatibles Verirr. aur Herstellung von Schaltungselement en vom li-Typ uiiu ~-fy in einen einzigen Grundkörper zu schaffen, bei aenen di^ e genschaften des Werkstoffs der beiden Leitfähigke-itsty^e.r gleichmässig gut sind.

Es ist deshalb Ziel der Erfindung eins I4Öglichkeit zur Her stellung mehrerer kompatibler oder gleichwertig ausgebilde ter Halbleiterbauelemente vorzusehen, die entgegengesetzte Leitfähigkeitstyp aufweisen und in einem einzigen Grunakörper voneinander isoliert angeordnet sind.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die I-Iöglichkcit zu schaffen, mehrere kompatible NPSi- und PIiP- Silicium^ rar.oi storen in einem einzigen Siliciumplättchen vorzusehen.

Diese Ziele lassen sich gemäss der Erfindung dadurch errei dass ein Verfahren vorgesehen ist, bei welchem ein Oxycxisolationsvorgang mit einem Siliciumjiiojiyamaskierungs- un epitaxial Ablagerungsverfahren vorgesehen ist, wobei ein geeigneter Halbleiterwerkstoff eines bestimmten Leitfähigkeitstyps epitaxial in den Bereichen einer Halbleiterplatt niedergeschlagen oder abgelagert wird, die voneinander eur eine Oxydschicht isoliert sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden nachstehend a der Zeichnungen beispielshalber beschrieben.

Pig, 1 eine Ansicht der auf^-einander folgenden Verfahrenes; '..-.; gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 2 die sich ergebende integrierte Halbleiterschaltung ' kompatiblen NPN- und PNP- Transistoren, die nach a^; in Pig I dargestellten Verfahren hergestellt ist,

^109826/1610 B« ORDINAL

ig, 3 die aufeinander folgenden Vürfarirüzisschritte gerniLus einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung

ig j 4 die aufeinander folgenden Verfahrensschrix-öe gemä^a noch einem weiteren Ausführungabeispiel. der Jirflnäu:

109 8 2 6/1510 BAD ORIGINAL

In ^ij 1 ist in der oberen linken Ecke in der oicn. ce_- Buchstabe (a) befinden, ein vergrößerter Schnitt aurc:. ein Halbleiterplättehen 1 aus monokristallinea siliciu:;. -· werkstoff vom N-Leitfähigkeitstyp abgestellt. l:.i ±ο\:^.^^: ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei aera aie I:~r-3tellung eines NPN- und eines PNP- Transistors in einir :.-leitenden Platte erläutert ist, wobei es natürlich selbstverständlich ist, dass die Erfindung nicht auf aie Kc-.^"ut,l- ^ung dieser speziellen Bauelemente oder auf aie Verwendung einer N-Ie it enden Siliciumplatte begrenzt ist. Bei ein-^r grossen Anzahl von Halbleiterbauelementen wercien nochaotierte Zon~-n vom N- oder P-Leitfähigkeitotyp verwendet, die zweckmässigerweise'mit N+ bzw. P+ gekennzeichnet üina, damit man eine optimale Wirkungsweise erreicht. Bei α«=::, Verfohrensschritt (B) wird eine dünne N+ -leitende üchich^ auf dem N-leitenden Plättchen 1 niedergeschlagen, v/obui diese Schicht etwa 0,125 mm stark ist una einen spezifischen Widerstand von 1 ohm-cm aufweist. Die N+ -leitende Schicht'kann nach einem Phosphoraiffusionsverfahren, v/elches gut bekannt ist, niedergeschlagen werden.

Gemäss dem Verfahrensschritt (C) wird eine dünne Isolationsdeckschicht 3 eines Passivierungs^/erkstoffs beispielsweise aus Silicium^ioxyd uuf der Schicht 2 nach einer geeigneten Oxydationstechnik, beispielsweise aurch thermische Oxydation, aie gut bekannt ist, gebildet. Gemäss einem Verfahrensschritt (D) wird die Silicium — "ciioxydschicht 3 maskiert und geätzt, damit eine erste Gruppe von öffnungen oaer Rillen 4- und 5 entsteht. Die .Rillen, aie bei diesem Verfahrensschritt eingeätzt werden,können, wie man bei einer Ansicht von oben sieht, die gesamte Oberfläche der Halbieiterplatte schachbrettartig oder gitterförmig bedecken, soaass mehrere Halbleiterbauelemente gleichzeitig hergestellt weraon können.

109826/15 10

BAD ORIGINAL

Das Verfahren, welches dazu verwendet wird, das Silicium-Dioxyd in dem Bereich der Rillen.4 und 5 zu entfernen kann ein photographisches Maskieren und einen Ätzvorgang enthalten, der in der Technik auch gut bekannt ist.

Bei Verfahrensschritt (S) lässt sich erkennen, dass die Rillen 4 und 5 wieder geätzt werden, sodass sie nun bis in die Schicht 2 und das Plättchen 1 in beträchtlicher Tiefe hinab^agun. Pur diesen Verfahrensschritt kann irgend ein bekanntes Silicium -Ätzverfahren verwendet werden. Wie man erkennt wirkt Dioxydschicht 3 als Maske, durch die die Teile der Siliciumplättchen 1 und der biliciumschicht 2, die sich nicht im Bereich der Rillen 4 und 5 befinden,vor dem'Ätzen während des Verfahrensschrittos (E) geschützt sind. Der nächste in dem Verfahren vorgesehene Verfahrensschritt (P) besteht darin:·., dass die gesamte Oberfläche der Platte wieder oxydiert wird, sodass die Rillen 4 und 5 mit einer Silicium !dioxydschicht 3 aus'gekleidet werden.

Gemäss dem Verfahrensschritt (G) wird ein weiterer KSskierungs-und Ätzvorgang ausgeführt, durch den wahlweise eine zweite Gruppe'von Öffnungen 6 gebildet wird, dadurch das ein Teil der Silieiunijiioxydschicht 3 nahe dem mittleren Teil der Platte entfernt wird. Gemäss dem Verfahrensachritt (H) ist ein weiterer Ätzvorgang vorgesehen, nach welchem sich eine Vertiefung 6 durch die Schicht 2 und in das Plättchen 1 bis in beträchtliche Tiefe erstreckt.

Gemäss der Erfindung wird nun der erste Verfahrensschritt der' epitaxialen Ablagerung ausgeführt., wie es durch den Verfahrensschritt (I) dargestellt ist, wobei ein B-leitender Silicium^werkstoff 7 in der Vertiefung 6 niedergeschlagen wird.Bei der epitaxialen Ablagerung von Silicium w/erkstoffwird Silicium an einer nicht oxydierten Siliciumfiäche aufgewachsen, dadurch, dass ein Joddampf-Transportvprgang vorgesehen ist,der wenn er auch erst kürzlich entwickelt worden ist j doch schon gut bekannt ist und sehr häufig iⁿ dieser

109826/1B10

BAD ORIGINAL

Technik verwendet wird.

Gemäss einem weiteren wahlweisen Verfahrensschritt,der jedoch zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit grosser Qualität wünschenswert ist, wird eine Schicht b aus P+-leit endem Werkstoff in aem P-leitendem Werkstoff 7 bei dem Verfahrensschritt (J) ein diffundiert. Ein gut bekanntes Verfahren zum Eindiffundieren des P+-leitenden Werkstoffs8 in den P-leitenden Silicium^wcrkstoff 7 beruht auf einem Bo räiffusionsvorgang, der in der Technik gut bekannt ist. V/enn der P+-leitende Werkstoff 8 in. den P-leitenden Werkstoff 7 in der Vertiefung 6 eindiffundiert worden ist, dann wird die gesamte Platte wieder oxydiert, sodass die P+-leitende Schicht b mit einer Schicht 3 aus Silicium^dioxyd bedeckt wird. Dieser Verfahrensschritt ist als Verfahrensschritt (K) dargestellt. Um eine Stütze für das Halbleiterbauelement zu schaffen, wodurch es eine konstruktive Festigkeit erhält, und auch montiert v/erden kann, wird eine polycristalline Siliciuir,-schicht 9 auf der Silicium^dioxydschicht 3 niedergeschlagen, die eine Befestigungsplatte für das Bauelement bildet. Dieser Verfahrensschritt ist bei (L) vorgesehen.

Bei dem nächsten in dem Verfahren vorliegenden Verfahreiioschritt (M) wird ein Teil des ursprünglichen Siliciumplattchens oder der Grundkörper 1 bis zu der Silicium^cLioxydschicht 3 am Boden der Rillen 4 und 5 entfernt. Zur einfacheren Darstellung ist das gesamte Bauelement geuäss dein Verfahrensschritt (M) um . 180°" invertiert dargestellt, sodass der Boden der Rillen 4 und 5 sich in der Pig· oben befindet. Das Siliciumplättchen. 1 kann nach irgendeinen; mechanischen oder chemischen Verfahren entfernt werden, beispielsweise durch Ätzen oder Läppen. Bei dem Verfahrensschritt (M) wird der äusserste Teil der polykristallinen Siliciumschicht 9,die,wie es bei dem Verfahrensschritt (L)

109826/15 10

BAD ORIGINAL

dargestellt ist, wegen des une"benen Oxydüberzugs Kerben aufweist, durch 'läppen entfernt.

G-eaäss einem weiteren Verfahrensschritt (lv^T) v/irci eine Schicht 10 aus Silicium dj.oxyd aufoxydiert und. sie wird dann auch maskiert und geätzt, wie es bei dem Verfahrensschritt (D) schon beschrieben v/urde, damit ein Teil 11 dor P-leitenden Silicium^zone 7 für . einen anschliessenden Basisdiffusionsvorgang vorbereitet wird. M&n erkennt natürlich, dass auch andere Teile freigelegt werden können, damit zusätzliche Bauelemente auf Wunsch hergestellt werden können. Der P-Ieitend.e Werkstoff 7 ist in"dem Bauelement durch epitaxiale Ablagerung von Silicium gebildet^ und er lässt sich daher innerhalb genauer elektrischer Toleranzen im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren, bui α en en ein Ιί-leit ender Werkstoff mit P-Diffusion überkompensiert wird, ausbilden. Das nach dem Verfahrenssehrixt (if) vorliegende Bauelement lässt sich nun ohne weiteres in eine integrierte Schaltung umwandeln, die vielseitige Halbleiterbauelemente enthält. Dies lässt sich durch bekannte planare Verfahren erreichen, bei denen zum Oxydieren maskiert wird und bei denen Diffusionstechniken verwendet werden.

Zur näheren Erläuterung ist das Bauelement welches nach dem Verfahrensschritt (N) entsteht, in Pig 2 vergrößert dargestellt, nachdem entsprechend dem Verfahren Schritte ausgeführt worden sind; das Bauelement enthält nun eine integrierte Schaltung, die einen PilP-Transiator 13 und einen NPN-Transistor 14 auf-/eist, die in dem Bauelement vorgesehen sind. Der PNP-Transistor 13 weist den P-leitenden V/erkstoff 7 auf und enthält den P+-leitenden Werkstoff 8 als Kollektorzone. Ss sind die Basis 15 und der Emitter 16 nach einem Oxydmaskierungs- und Diffusionsverfahren in dem P-leitenden Werkstoff 7 gebildet, wie es sich aus der Figur ergibt, die zu dem Verfahrens-

109826/1510 bad o_flfGfNAL

schritt (N) gehört. Entsprechend weist der IvPN-Tr ans is tor als Kollektorsonen das ursprüngliche klüi.i IT-leitende Siliciumplättchen 1 auf und die U-i—leitende Zor.e c3ie Basiszone 17 und die Emitterzone 18 v/erden nach, eine-:.; G:-:y basierungs-und Diffusionsverfahren in dem X-leitanaen Piat "J-chen 1, welches bei dem Verfahrensschritt (K) dargestellt i;jt hergestellt. Es können natürlich auch andere Bauelemente in dom Werkstoff 7 und dem Plättchen hergestellt v/eraen, beispielsweise PIi- oder UP-Dioden und ebenso passive Bauelemente . v/ie Widerstände und Kondensatoren. Gemäss dem erfindungsgemäasen Verfahren können solche Bauelemente mit grosser Präzision hergestellt werden, sodass sie untereinander vollständig gleich sein können.

Kach I^?ig. 3 liegt gemäss einem anderen Verfahren der Erfindung beim Verfahrensschritt (A) ein mono kristallines Siliciumplättchen 20 aus P-leitendem Werkstoff vor. Geaiäss dem Verjähr ensa ehr it t (B) v/ird das P-leitende Siliciumplättchen 20 mit einer Silicium-udioxydschicht 21 versehen, die an bestimmten Stellen maskiert und nach einem Photο-Verfahren v/eggeätzt wird, sodass zwei Öffnungen 22 und 23 entstehen. Gerr.asa aera Verfahrensschritt (C) werden in den Öffnungen 22 unu 23 ^ N-leitende Siliciumbereiche 24 und 2p epitaxial niedergeschlagen, die schliesslich als Kollektorzone für IT-leitende Halbleiterbauelemente dienen. Gemäss einer besonderen Äusführungsform werden die li-leitenden Siliciurabereiche epitaxial bis zu einer Dicke von etwa 0,025 mm niedergeschlagen und sie weisen dann einen spezifischen Widerstand von etwa 1 ohm-cm auf. Gemäss einem v/ahlweisen Verfahrensschritt (D) werden die N-leitenden Bereiche 24 und 25 mit einem N+- leitenden Werkstoff, gewöhnlich Phosphor, diffundiert, sodass sich in den beiden oberen Schichten der Bereiche N+- leitende Schichten 26 und 27 bilden. Gemäss einem Verfahrensschritt (E) wird das ganze Bauelement wieder oxydiert

109826/1 510

BAD ORIGINAL

- ίο -

•sodass die S-ilicium^dioxydschicht 21 das Siliciurcplättchen 20 und die Bereiche 24 und 25 vollständig bedeckt.

' G-e mäss einem Verfahr ens schritt (I¹) wird die Silicium gLoxydschicht 21 maskiert und photogeätzt, sodass der mittlere Teil 28 des P-leitenden Siliciumplättcheris 20 freigelegt wird. Gemäss einem Verfahrensschritt (G) wird auf dieser Fläche P-leitender Silicium!- V/ erlest off epitaxial niedergeschlagen, sodass ein Bereich 29 entsteht, der dann als Kollektorzone in einem PNP-iialbleiteir-Baueleraent verwendet wird. Da ein epitaxialer Ablagerungsvorgang verwendet wird, üb den ?-leitenden Siliciumbereich herzustellen, lassen sich sehr genaue Toleranzen in den elektrischen Eigenschaften einhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein spezifischer Widerstand von einem ohm-cm gebildet werden, der dem spezifischen Widerstand in den HPIf-Ba u eiern ent en entspricht, die an den äusseren Enden des Siliciumbauelernenxs gebildet werden. Gemäss eines Verfahrensschritts (H) wird in dem P—leitenden Siliciumbereich 29 eine P+-leitende Schicht 30 vorgesehen, die dadurch hergestellt werden kann, dass Bor. * eindiffundiert wird, wie es schon weiter oben beschrieben Ist. Während des Verfahrensschrittes (H) wird d£s ganze Bauelement auch wieder durch eine Siliciumjiioxydschic ht 21 oxydiert, sodass der P-Ieitende Bereich 29 durch die Silieium^'ioxydschicht bedeckt wird. Gemäss einem Verfahrensschritt (I) wird eine polykrisballine Schicht 31 auf der SilicIuEk^dioxydschicht 21 niedergeschlagen, damit eine bestimmte !festigkeit erreicht wird und das Bauelement entsprechend befestigt werden kann. Da die Siliciumvdioxydschicht 21 eine unregelmässige Oberfläche aufweist/wird die obere

• Oberfläche der polykrystallinischen Schicht 31 entsprechend unregelmässig.

Gemäss einem Verfahrensschritt (J) wobei das ganzo Bauelement

109826/1510

BAD ORfGlNAL

., bis zu dem Verfahren (I) hergestellt ist, wir α das ursprüngliche P-leitenäe Siliciumplättchen 20 er.tweder nach einem mechanischen oder chemischen Vorführen entfernt. Da die polykristallinische Schicht 31. vorhanaen ist, wird durch das Entfernen des Plättchens 20 die festigkeit des Bauelements nicht vermindert .Während elco Verfahrensschritts (J) wird auch die unregelmäßige Oberfläche der Polykrystallinschicht 31 durch Läppen entfernt. Das Bauelement,welches durch den Verfahrenssehritu (J) fertiggestellt ist, b nt hält nun Bereiche aus ?-le it ende:.: Silicium und N-leitendem Silicium ,die dach Oxyd voneinander

ψ isoliert sind, v/o durch es möglich ist ,gleichwertige Halbleiterbauelemente darin' zu bilden. Düs nach dem Verfahrens-..chritt (J) fertiggestellte Bauelement kann nun zu der gleichen oder ähnlichen integrierten Halbleiterschaltung., wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, umgebildet werden; es sei Jedoch bemerkt, dass auch andere Halbleiterbauelemente entsprechend gebildet werden können. Wie das Verfahren nach Pig·1 ermöglicht auch das Verfahren nach Pig. 3 die epitaxiale Ablagerung von P-leitendem und IT-leitendem Halbleiter werkstoff auf einem einzigen Halbleiterplättehen, wodurch kompatible gleichwertige Bauelemente von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp hergestellt werden können. Sowohl bei dem Verfahren

^ nach Pia·3 ergi^bt sich die Anordnung durch Kombination eines Oxydmaskierungs- und Isolationsverfahren mit einem Verfahren zur epitaxialen Ablagerung .

In Pig· 4 ist noch eine v/eitere Ausführungsfora des erfinuungsgemässen Verfaiirens dargestellt. Bei dieser Ausführungsfor·;:: wird gemäss einem Verfahrensschritt (A) ein monokrystailines iiiliciumplättchen 40 aus N+-leitendem Werkstoff vorgesehen,.' und gemäss einem Verfahrensschritt (B) wira auf dem Plättchen 40 eine Schicht aus N-leitendem Werkstoff ^l epitaxial abgelagert. Die N-leitende Schicht 41 kann so gesteuert

¹)nach Pig. 1 als auch bei dem Verfahren

109826/1510

BAD ORIGINAL

worden, dass ihr spezifischer Widerstand ein ohm-cm betrügj, und ihre Dicke ist so zu steuern, dass sie 0,02p mm beträfe. Bei einem Verfahrensschritt (G) wird die !!-leitende Schicht 41 oxydiert, so dass eine Siliciumdioxydschicht 42 vollständig über der Schicht 41 liegt. Gemäss einem Verfahrensschritt (D) wird eine :polykristallineB.jfestigungsplatte 43 auf der Siliciumdioxydschicht 42 niedergeschlagen, um.eine mechanische Festigkeit und eine Möglichkeit zur Befestigung des Bauelements zu erreichen. Gemäss einem Verfahrensschritt (E) wird ein grosser Teil des ^+-leitenden Werkstoffs des ursprünglichen Plättchans 40 weggeätzt, wobei nur eine dünne Schicht 40 aus diesem Werkstoff stehenbleibt.

Gemäss einem nächsten Verfahrensschritt (F) bei dem Verfahren nach Pig. 4 wird die untere Schicht der !!+-leitenden Schicht 40 oxydiert, damit eine Siliciumdioxydschicht 44 entsteht. I'ioch diesem Verfahren wird ein Maskierung^- und Photoätügung durchgeführt, mit dem Teile der Schicht 40 in bostimr/jten Bereichen 45 und 46 der Siliciumdioxydschicht 44 wahlweise freigelegt werden. Bei einem Verfahrensschritt (H) werden die freigelegten Flächen 45 und 46 geätzt, damit Hi11en 47 una 4b in beiden Schichten 40 und 41 entstehen, die bis zur unteren Fläche der Siliciumdioxydschicht 42 reichen. Gemäss einem Verfahrensschritt (1) wird die untere Oberfläche des Bauelements wieder oxydiert, so dass die Rillen 47 und 48 mit einem Siliciumdioxydüberzug 44 beschichtet werden. Es wird dann eine andere polykristalline B;festigungsplatte 49 auf der Schicht in einem Verfahrensschritt (J) niedergeschlag en und in einem Verfahrensschritt (K) wird die erste p.)lykristallint Befestigungsplatte 43 entfernt. Die polykris ta11ine Befeatigungsplatten haben nur die Aufgabe, das Bauelement; zu :.'üL;tigen und eine Handhabung beim Einbringen una Herausnehmen aus verschiedenen Öfen una Geräten zu ermöglichen, was dazu notwendig ist,

10 9826/1510 ^d criqinal

um die verschiedenen Verfahren auszuführen.

v/cnn die polykristallin Befestigungsplatte 43, sowie es bei dem Verfahrensschritt (X) vorgesehen ist, entfernt wira, aatin wird die Siliciurndioxydschicht 42 freigelegt, !,in Vorfahr ens schritt (L) zeigt das Bauelement nachdem diese :üliciumdioxydschicht 42 an bestimmten Stellen maskiert und dementsprechend in der Hitte und an der äusseren rechten Seite geätzt worden ist und bei den Vertiefungen 50 uid 51 dementsprechend in den freiliegenden Zonen gebildet sina. In

ψ einem Verfahrensschritt werden durch die Diffusion von Bor ?+-Verunreinigungen 52 und 53 in die Vertiefungen 50 bzw. 51 erzeugt. Dieser Verfahrensschritt ist, wie schon oben erwärmt durchführbar, es erscheint jedoch, aass er zur Herstellung von 13auelementen ho hex Qualität notwendig ist. In einea Verfahrensschritt (U) werden die Vertiefungen 50 und 51 mit einem epitaxialen niedergeschlagenen P-leitenden Hblbleiterwerkstoff 54 und 55 gefüllt, dami;; cie Kollektorzcnen für PUP-Bauelemente gebildet werden. Ge~.äss einem weiteren Verfahr .finsschritt (0) wird das Bauelement anschliessend oxydiert. Es ist verständlich, dass das Bauelement, welches aurch α er: Verfahrensschritt (0) fertiggestellt ist, danach weiter

^ entwickelt werden kann, wie es anhand von Pig. 2 beschrieben worden ist, damit sowohl PUP- und NPN-Bauelemente darin entstehen, die untereinander vollkommen gleichwertig sina. jiiiniich wie bei den Verfahren nach den Pig. 1 und 3 wird das Verfahren nach Pig. 4 wie eine Kombination ein^s Oxydmaskicrungs-una Diffusionsverfahrens und/oder eines epitaxialen Ablagerungsverfahrens durchgeführt.

\-Ionn auch die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung die beschrieben wurden, alle das gleiche Grundkonzept aufweisen, so ist es jedoch offensichtlich, dass bestimmte Unterschiede zwischen den beschriebenen Verfahren vorliegen, üo werden bei d em Verfahren nach Pig. 1 und auch bei dem

109826/1510

BAD ORIGINAL

Verfahren nach Pig. 4 bestimmte Seile des ursprünglichen Siliciumplättchens, welches geraäss dein Verfahrensschritt (A) vorgesehen ist, in dew fertigen Halbleiterbauelement verwendet. Bei dem Verfahren nach Fig, 3 ν/ir α .: jedoch Quo ursprüngliche ?-leitenäe Plättchen 20, welches ger:»äss dem Verfahrensschritt (A) vorgesehen ist, schliecslich vollständig entfernt, sodass das endgültige Bauelement, welches nach dem Verf&hrensschritt (J) fertiggestellt ist, keinen Teil des ursprünglichen Plättchens auf v/eist. Andere Unterschiede zwischen den dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens bes.tehen darin¹ , aass bei aem Verfahren nach Pig, 4 zwei polykri'Staline Silieiun^-befestigungsplatten auf beiden Seiten aes Bauelements bwi verschiedenen Verfahrensschritten verwendet werden v/qu hingegen bei den Verfahren bei den Pig.l und 3 nur eine einzige ^olyiCri'Gtaline Siliciuta*-befestigungsplatte verwendet v/ird. \/enn auch diese Unterschiede wcu vielleicht auch andere Unterschiede zwischen den verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, so kann man jedoch nicht sagen, dass &en verschiedenen Ausführungsforinen unterschiedliche Erfindungen zugrunde liegen; ^dis Unterschiede zwischen den Ausführungsformen stellen keine neuen Erfindungen dar, sondern alle dr'ei Ausführungsformen sind Abarten des erfindungsgemässen Verfahrens .

109826/1510 bad original

Claims (4)

1. Patentansprüche

   ( 1. !verfahren zur Herstellung eines monolithischen Haloleitcrirorpers mit mehreren diskreten monokristallinen Halbleitorteilen von verschiedenem Leitfähigkeitstyp, die voneinander isoliert sind» dadurch gekennzeichnet, daß ein monokristalliner Siliciumgrundkörper eines Leitfähigkeitstyps vorgesehen wird, der eine von einer ersten Oxidschicht bedeckte obere Oberfläche aufweist, daß in dem Grundkörper eine oder mehrere Isolationsrillen gebildet werden, die durch die erste Oxidschicht hindurchragen und mehrere diskrete Teile in dem Halbleiterkörper bilden, daß die Oberflächen der Isolationsrillen mit einer zv/eiten Oxidschicht bedeckt werden, daß in mindestens einem diskreten Teil eine Vertiefung gebildet wird, die durch die erste und die zweite Oxidschicht hindurchragt, daß in jeder Vertiefung eine Schicht aus monokristallinem Halbleiterwerkstoff epitaxial niedergeschlagen wird, deren Leitfähigkeitstyp zu dem des Kalbleiterwerkstoffs entgegengesetzt ist, daß der epitaxial niedergeschlagene Halbleiterwerkstoff mit einer dritten Oxidschicht bedeckt wird, daß eine Schicht aus polykristallinem Halbleiterwerkstoff auf den Oxidschichten niedergeschlagen wird und daß genügend Halbleiterwerkstoff von der Bodenfläche des HaIbleitergrundkörpers entfernt wird, um den epitaxial niedergeschlagenen Halbleiterwerkstoff am Grund der Vertiefung freizulegen und um entsprechend die zweite Oxidschicht am Grund der Isolationsrille freizulegen, wodurch mehrere diskrete monokristalline Halbleiterteile von verschiedenem Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die elektrisch durch die Oxidschichten und den polykristallinen Halbleiterwerkstoff in den Isolationsrillen voneinander isoliert sind.

   BAD ORfGlNAL 1 09826/ 1510

   _₁₆_ 205/895
2. 2. .Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Halbleiterkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der monokristalline SiIiciumgrundkörper aus einem ersten und einem zweiten Teil de^ gleichen Leitfähigkeitstyps gebildet wird, daß der erste Teil einen geringeren spezifischen Widerstand aufweist als der zweite Teil und daß eine weitere Schicht von epitaxial niedergeschlagenem Werkstoff des gleichen Leitfähigkeitstyps, jedoch von geringerem spezifischen Widerstand auf der ersten epitaxial niedergeschlagenen Schicht niedergeschlagen wird, die dann anschließend durch eine dritte Oxidschicht bedeckt v/ird.
3. 3. Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Halbleiterkörpers mit mehreren diskreten monokristallinen Halbleiterteilen von verschiedenem Leitfähigkeitstyp, die voneinander isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein monokristalliner Siliciumgrundkörper eines Leitfähigkeitstyps vorgesehen wird, der eine obere Oberfläche aufv/eist, die von einer ersten Oxidschicht bedeckt ist, daß eine erste Gruppe von einer oder mehreren Öffnungen in der ersten Oxidschicht gebildet wird, wodurch ein Teil der Oberfläche des Grundkörpers freigelegt wird, daß auf jeder der Grundkörperflächen, die durch die ersten Öffnungen freigelegt sind, eine erste Schicht aus monokristallinem Silicium epitaxial niedergeschlagen wird, welches einen Leitfähigkeitstyp aufweist, der dem des Grundkörpers entgegengesetzt ist, daß auf der ersten Schicht eine zweite Schicht aus monokristallinem Silicium epitaxial niedergeschlagen wird, die den gleichen Leitfähigkeitstyp, jedoch einen geringeren spezifischen Widerstand hat, als die erste Schicht, daß die obere Oberfläche der sich ergebenden Anordnung mit einer zweiten.Oxidschicht überzogen v/ird, daß eine zv/eite Gruppe einer oder mehrerer Öffnungen von zunächst nicht freigelegten Teilen des Grundkörpers durch die Oxidschichten freigelegt v/ird, daß in jeder Öffnung dor zweiten Gruppe eine dritte Schicht aus monokristallinem Werkstoff epitaxial niedergeschlagen wird, die den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweist wie der Grundkörper, daß auf der dritten

   109826/1510

   BAD ORIGINAL

   Schicht eine vierte Schicht aus monokristallineni Silicium epitaxial niedergeschlagen v;ird, die den gleichen Leitfähigkeitstyp jedoch einen geringeren spezifischen Widerstand aufweist,als die dritte Schicht, daß die vierte Schicht aus epitaxial niedergeschlagenem Silicium mit einer dritten Oxidschicht bedeckt wird, wodurch die gesamte obere Oberfläche dos Bauelements wiederum mit einer Oxidschicht bedeckt wird, daß eine Schicht aus polykristallinem Halbleiterwerkstoff auf der dritten Oxidschicht niedergeschlagen wird, daß der Grundkörperwerkstoff entfernt v/ird, damit ein monolithischer Halbleiterkörper freigelegt wird, der mehrere diskrete epitaxial _fc niedergeschlagene Teile von verschiedenem Leitfähigkeitstyp aufweist, die voneinander durch Oxidschichten getrennt sind.
4. 4. Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Kalbleiterkörpers mit mehreren diskreten monokristallinen Halbleiterteilen von verschiedenem Leitfähigkeitstyp, die voneinander isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein monokristalliner Siliciumgrundkörper eines Leitfähigkeitstyps vorgesehen wird, der eine obere Oberfläche aufweist, die von einer ersten Oxidschicht bedeckt ist, daß eine ers^e Schicht aus polykristallinem Halbleiterwerkstoff auf der ersten Oxidschicht niedergeschlagen wird, daß ein Teil der unteren Oberfläche des Grundkörpers, der nicht von der ersten ^ Oxidschicht bedeckt ist, bis zu einer bestimmten Tiefe entfernt wird, daß die dadurch freigelegten unteren Oberflächenteile des Grundkörpers mit einer zweiten Oxidschicht bedeckt v/erden, daß in dem Grundkörper eine oder mehrere durch die zweite Oxidschicht hinduichragende Isolationsrillen gebildet v/erden, die durch den Grundkörper bis zu der ersten Oxidschicht ragen und in dem Grundkörper mehrere diskrete Teile bilden, daß die Oberflächen der Isolationsrillen mit einer dritten Oxidschicht bedeckt werden, daß eine zweite Schicht aus polykristallinem Halbleiterwerkstoff auf der dritten Oxidschicht niedergeschlagen wird, daß die erste Schicht aus polykristallinem Halbleiterwerkstoff entfernt wird, wodurch die Oberfläche der ersten Oxidschicht freigegeben wird, daß eine Vertiefung in mindestens einem diskreten Teil gebildet

   109826/1510

   205^95

   v/ird, die durch die erste Oxidschicht hindurchragt ,und daß
   in jeder Vertiefung eine Schicht aus monokristalliiiein HaIbleiter\/erkstoff epitaxial niedergeschlagen v/ird, deren Leitfähigkeitstyp dem des Grundkörpers entgegengesetzt ist.

   109826/151 0

   Leerseite